CHƯƠNG 3 CẤU KIỆN THỤ ĐỘNG
3.1.3 Các tham số kỹ thuật đặc trưng của điện trở
• Trị số điện trở và dung sai
• Hệ số nhiệt của điện trở
Vỏ bọc Lõi Vật liệu cản điện
Mũ chụp và chân điện trở
• Công suất tiêu tán danh định
• Tạp âm của điện trở a. Trị số điện trở và dung sai
Trị số điện trở là tham số cơ bản nhất, và yêu cầu phải ổn định, ít thay đổi theo nhiệt độ, độ ẩm, v.v… Trị số của điện trở phụ thuộc vào vật liệu cản điện, vào kích thước của điện trở và nhiệt độ môi trường.
Trị số của điện trở đo bằng đơn vị Ôm và các bội số cũng như ước số của nó: Ωμ, mΩ, Ω, kΩ, MΩ, GΩ, TΩ
Giá trị của điện trở thường đo ở dòng điện một chiều hoặc tần số thấp. Muốn dùng điện trở ở tần số cao phải chọn điện trở có kết cấu, kích thước, vỏ bọc cụ thể.
Trị số của điện trở: (Resistance [Ohm]-Ω) được tính theo công thức:
S ρ l R= Trong đó:
ρ - là điện trở suất của vật liệu dây dẫn cản điện l - là chiều dài dây dẫn
S- là tiết diện của dây dẫn
Điện trở thường được chế tạo theo các giá trị tiêu chuẩn như Hình 3.5.
Hình 3.5 – Các trị số điện trở tiêu chuẩn
- Dung sai hay sai số (Resistor Tolerance): Biểu thị mức độ chênh lệch của trị số thực tế của điện trở so với trị số danh định và được tính theo %.
[ ]% 100
. . .
d d
d d t t
R R R −
Tùy theo dung sai phân chia điện trở thành 5 cấp chính xác (tolerance levels ):
Cấp 005: có sai số ± 0,5 % Cấp 01: có sai số ± 1 % Cấp I: có sai số ± 5 % Cấp II: có sai số ± 10 % Cấp III: có sai số ± 20 %
Trong các mạch điện yêu cầu độ chính xác cao thường dùng điện trở cấp 005 và 01.
Còn trong kỹ thuật điện tử thông dụng người ta dùng các loại điện trở từ cấp I đến cấp III. Các điện trở có độ chính xác càng cao càng đắt
b. Hệ số nhiệt của điện trở - TCR
TCR (temperature coefficient of resistance): biểu thị sự thay đổi trị số của điện trở theo nhiệt độ, được tính như sau:
C]
[ppm/
T.10
. R R 1
TCR 6 0
Δ
= Δ
=> R TCR T
R= Δ
Δ .
106
TCR là trị số biến đổi tương đối tính theo phần triệu của điện trở trên 1°C (viết tắt là ppm/°C).
Hệ số nhiệt của điện trở có thể âm hoặc dương tùy loại vật liệu:
+ Kim loại thuần thường hệ số nhiệt dương.
+ Một số hợp kim như constantin, manganin có hệ số điện trở nhiệt 0 + Carbon, than chì có hệ số điện trở nhiệt âm.
c. Công suất tiêu tán danh định của điện trở (Pt.t.max )
Pt.t.max là công suất điện cao nhất mà điện trở có thể chịu đựng được trong điều kiện bình thường, làm việc trong một thời gian dài không bị hỏng.
] [
R.I P
2 2 max
max
t.t.max W
R
= U
=
Công suất tiêu tán danh định tiêu chuẩn cho các điện trở dây quấn nằm trong khoảng từ 1W đến 10W hoặc cao hơn nhiều. Để tỏa nhiệt phát sinh ra, yêu cầu diện tích bề mặt của điện trở phải lớn, do vậy, các điện trở công suất cao đều có kích thước lớn. Ví dụ minh họa công suất tiêu tán danh định và kích thước của điện trở tương ứng như hình 3.7.
Hình 3.6 – Quan hệ giữa công suất tiêu tán danh định và nhiệt độ môi trường
Hình 3.7 – Kích thước của điện trở thường và công suất tiêu tán danh định Các điện trở than là các linh kiện có công suất tiêu tán danh định thấp, nằm trong khoảng 0,125W; 0,25W; 0,5W; 1W và 2W.
d. Tạp âm của điện trở
Tạp âm của điện trở gồm:
+ Tạp âm nhiệt (Thermal noise): sinh ra do sự chuyển động của các hạt mang điện bên trong điện trở do nhiệt độ
Pt.t.max
Nhiệt độ môi trường (0C)
0 Nhiệt độ làm
việc lớn nhất A
Nhiệt độ môi trường phá hỏng linh kiện
f T R k
ERMS = 4. . . .Δ
• ERMS = Điện áp hiệu dung nhiễu
• k = Hằng số Boltzmans (1.38ã10-23)
• T = Nhiệt độ làm việc [0K]
• R = Trị số điện trở
• Δf = Dải tần làm việc của mạch [Hz] (Δf = f2-f1)
+ Tạp âm dòng điện (Current Noise) : sinh do các thay đổi bên trong của điện trở khi có dòng điện chạy qua nó, giá trị hiệu dung của tạp âm dòng điện:
/20 2
1
.10NI log
RMS DC
E U f
f
⎛ ⎞
= ⎜ ⎟
⎝ ⎠ Trong đó: +
20log10 noise DC
NI U
U
⎛ ⎞
= ⎜ ⎟
⎝ ⎠
- Hệ số nhiễu (Noise Index ).
+ UDC: điện áp không đổi đặt trên 2 đầu điện trở.
+ Unoise: điện áp tạp âm dòng điện .
+ f1 –> f2: khoảng tần số làm việc của điện trở.
Mức tạp âm phụ thuộc chủ yếu vào loại vật liệu cản điện. Bột than nén có mức tạp âm cao nhất. Màng kim loại và dây quấn có mức tạp âm rất thấp.