Guide d'introduction aux résistances

Qu'est-ce qu'une résistance ?

La résistance est le composant électrique passif le plus utilisé et le plus connu. Une résistance limite le flux de courant électrique dans un circuit. Les résistances ont de nombreux rôles : elles sont utilisées pour réduire la tension, limiter le courant, atténuer les signaux, agir en tant qu'élément chauffant, agir en tant que fusible, fournir les charges électriques et diviser les tensions.

Introduction

Ce guide d'introduction aux résistances fournit une vue d'ensemble des types de résistances et de la terminologie courante, et présente un résumé des produits de résistance et des différentes technologies.

Qu'est-ce que la loi d'Ohm ?

La loi d'Ohm est une équation simple qui montre la relation entre la résistance, la tension et le courant dans un fil métallique ou un autre type de matériau résistif. En termes mathématiques, la loi d'Ohm s'écrit comme suit :

où I est le courant (en ampères), V est la tension et R est la résistance.

La loi d'Ohm peut également montrer la relation entre la résistance, la tension et la puissance avec l'équation suivante :

où P est la puissance (en watts), V est la tension et R est la résistance.

Types de résistances

Résistances fixes

Une résistance fixe est une résistance dont la valeur ne peut pas changer.

Résistances variables

Une résistance variable est une résistance dont la valeur peut être ajustée en tournant un arbre ou en faisant glisser un bouton. Ces résistances sont également appelées potentiomètres ou rhéostats et permettent de modifier manuellement la résistance du dispositif.

Résistances non linéaires

Une résistance non linéaire est une résistance dont la valeur varie de manière significative en fonction de la tension appliquée, de la température ou de la lumière. Les types de résistances non linéaires sont les varistances, les thermistances et les photorésistances.

Terminologie courante des résistances

Valeur de résistance critique

Valeur de résistance nominale maximum à laquelle la puissance nominale peut être chargée sans dépasser la tension de fonctionnement maximum. La tension nominale est égale à la tension de fonctionnement maximum dans la valeur de résistance critique.

Courbe de détarage

Courbe qui exprime la relation entre la température ambiante et la valeur maximum de la puissance chargeable en continu à cette température, généralement exprimée en pourcentage.

Tension de rigidité diélectrique

Tension nominale pouvant être appliquée à un point désigné entre l'élément résistif et le revêtement extérieur, ou l'élément résistif et la surface de montage, sans provoquer de claquage diélectrique.

Tension de surcharge maximum

Valeur maximum de tension susceptible d'être appliquée aux résistances pendant une courte période de temps lors du test de surcharge. En général, la tension appliquée lors du test de surcharge de courte durée est 2,5 fois supérieure à la tension nominale. Toutefois, elle ne doit pas dépasser la tension de surcharge maximum.

Tension de fonctionnement maximum (ou tension de l'élément limiteur maximum)

Valeur maximum de tension CC ou de tension CA (RMS) pouvant être appliquée en continu à des résistances ou à des éléments. Toutefois, la valeur maximum de tension applicable est la tension nominale à la valeur de résistance critique ou inférieure.

Bruit

Le bruit est un signal CA indésirable provenant de l'intérieur de la résistance. Le bruit résistif peut avoir un effet dévastateur sur les signaux de bas niveau, les amplificateurs de charge, les amplificateurs à gain élevé et d'autres applications sensibles au bruit. La meilleure approche consiste à utiliser des types de résistance à bruit faible ou minimal dans les applications sensibles au bruit.

Puissance nominale

Les puissances nominales sont basées sur la taille physique, la variation admissible de la résistance pendant la durée de vie, la conductivité thermique des matériaux, les matériaux isolants et résistifs, et les conditions ambiantes de fonctionnement. Pour obtenir les meilleurs résultats, utilisez les plus grandes résistances à une valeur inférieure à leur température et leur puissance nominales maximum.

Température ambiante nominale

Température ambiante maximum à laquelle les résistances sont capables d'être utilisées en continu avec la puissance nominale prescrite. La température ambiante nominale fait référence à la température autour des résistances dans l'équipement, et non à la température de l'air à l'extérieur de l'équipement.

Terminologie courante des résistances

Puissance nominale

Quantité maximum de puissance pouvant être chargée en continu sur une résistance à une température ambiante nominale. Les produits de réseau et de matrice ont une puissance nominale à la fois par boîtier et par élément.

Tension nominale

Valeur maximum de tension CC ou de tension CA (RMS) pouvant être appliquée en continu aux résistances à la température ambiante nominale.

Fiabilité

La fiabilité est la probabilité qu'une résistance (ou tout autre dispositif) remplisse la fonction souhaitée. Il existe deux manières de définir la fiabilité. L'une est le temps moyen entre pannes (MTBF) et l'autre le taux de défaillance par 1000 heures de fonctionnement. Ces deux moyens d'évaluation de la fiabilité doivent être déterminés avec un groupe spécifique de tests et une définition de la fin de vie d'un dispositif, comme une variation maximum de la résistance ou une défaillance catastrophique (court-circuit ou circuit ouvert). Diverses études statistiques sont utilisées pour parvenir à ces taux de défaillance, et de grands échantillons sont testés à la température nominale maximum avec la charge nominale pendant un maximum de 10 000 heures (24 heures par jour pendant environ 13 mois). La fiabilité est généralement plus élevée à des niveaux de puissance inférieurs.

Tolérance de résistance

La tolérance de résistance est exprimée en pourcentage d'écart par rapport à la valeur nominale et est généralement mesurée à 25°C. La valeur d'une résistance varie également en fonction de la tension appliquée (VCR) et de la température (TCR). Pour les réseaux, la tolérance de résistance absolue fait référence à la tolérance globale du réseau. La tolérance de ratio fait référence à la relation de chaque résistance avec les autres dans le boîtier.

Stabilité

La stabilité est la variation de la résistance dans le temps à une charge, un taux d'humidité, une contrainte ou une température ambiante spécifiques. Lorsque ces contraintes sont réduites, la stabilité est meilleure.

Coefficient de température de résistance (TCR ou parfois RTC)

Le coefficient TCR est exprimé comme la variation de la résistance en ppm (0,0001 %) pour chaque degré Celsius de changement de température. Le TCR est typiquement référencé à +25°C et change lorsque la température augmente (ou diminue). Une résistance avec un TCR de 100 ppm/°C changera de 0,1 % pour une variation de 10°C et de 1 % pour une variation de 100°C. Dans le contexte d'un réseau de résistances, la valeur TCR est appelée TCR absolu dans la mesure où elle définit le TCR d'un élément de résistance spécifique. Le suivi TCR fait référence à la différence de TCR entre chaque résistance spécifique dans un réseau.

Température nominale

La température nominale est la température admissible maximum à laquelle la résistance peut être utilisée. Elle est généralement définie par deux valeurs de température. Par exemple, une résistance peut être répertoriée à pleine charge jusqu'à +70°C détarée à vide à +125°C. Cela signifie qu'avec certaines variations admissibles de la valeur de résistance au cours de la durée de vie de la résistance, celle-ci peut fonctionner à +70°C à la puissance nominale. Elle peut également fonctionner avec des températures supérieures à +70°C si la charge est réduite, mais en aucun cas la température ne doit dépasser la température de conception de +125°C avec une combinaison de la température ambiante et de l'auto-échauffement dû à la charge appliquée.

Coefficient de tension de résistance (VCR)

Le coefficient de tension est la variation de la résistance en fonction de la tension appliquée. Il s'agit d'un phénomène totalement différent qui s'ajoute aux effets de l'auto-échauffement lorsque le courant est appliqué. Une résistance avec un coefficient VCR de 100 ppm/V changera de 0,1 % pour une variation de 10 V et de 1 % pour une variation de 100 V. Dans le contexte d'un réseau de résistances, cette valeur VCR est appelée VCR absolu dans la mesure où elle définit le coefficient VCR d'un élément de résistance spécifique. Le suivi VCR fait référence à la différence de VCR entre chaque résistance spécifique dans un réseau.

* La technologie de résistances est également proposée par d'autres divisions de Vishay

Tableau 1 : Résistances à soudage par fil / à montage en surface / substrats

*La technologie de résistances est également proposée par d'autres divisions de Vishay

Tableau 2 : Résistances à sorties axiales / à trou traversant

Technologies de résistances fixes

Bobinée (montage en surface / à sorties)

Type de résistance fabriqué en enroulant un fil en métal, tel que le nichrome, sur une forme isolante, comme un noyau en céramique, en plastique ou en fibre de verre.

Power Metal Strip® / Élément métallique (montage en surface / à sorties)

Type de résistance constitué d'un alliage métallique solide, par exemple cuivre manganèse ou nichrome, comme élément résistif, qui est ensuite soudé à des bornes en cuivre. Utilisé dans les applications de shunt et de détection du courant.

Couches (montage en surface / à sorties)

Couches métalliques (à sorties/MELF)

Type de résistance cylindrique fabriquée en déposant un élément résistif constitué d'une couche conductrice mince d'un métal ou d'un alliage métallique, tel que le nichrome, sur un noyau cylindrique en céramique ou en verre. La résistance est contrôlée en découpant une rainure hélicoïdale dans la couche conductrice.

Oxyde métallique (à sorties)

Type de résistance cylindrique utilisant des matériaux tels que l'oxyde de ruthénium ou l'oxyde d'étain comme élément résistif. Ces résistances peuvent constituer d'excellents dispositifs haute tension ou haute puissance.

Couches épaisses (résistances pavés/matrices/réseaux)

Résistance à couches à montage en surface spécialement conçue pour transférer une puissance élevée pour la taille du composant. Pour les résistances à couches épaisses, la couche d'oxyde de ruthénium est appliquée en utilisant la technologie de sérigraphie traditionnelle.

Couches minces (résistances pavés/matrices/réseaux)

Type de résistance à couches à montage en surface avec un élément résistif relativement fin, mesuré en angströms (millionièmes de pouce). Les résistances à couches minces sont fabriquées par pulvérisation (ou métallisation sous vide) d'un matériau résistif, tel que le nichrome ou le nitrure de tantale, sur la surface d'un substrat.

Couche de carbone (à sorties/MELF)

Description de catégorie générale pour les résistances cylindriques fabriquées en déposant une couche de carbone sur la surface d'un isolant à noyau central.

Feuille métallique (montage en surface/à sorties)

Type de résistance fabriquée par photofabrication d'un métal homogène selon un motif spécifique sur un substrat en céramique. La combinaison unique de matériaux et de technique de construction résulte en un produit présentant des caractéristiques de performances inégalées et une haute fiabilité.

Composition (à sorties)

Composition carbone

Description de catégorie générale pour les résistances constituées d'un noyau résistif en mélange de carbone et d'un noyau isolant extérieur moulé.

Composition céramique

Type de résistance constitué d'un mélange d'argile, d'alumine et de carbone, qui a été mélangé et pressurisé pour former un noyau résistif, puis recouvert d'un noyau isolant extérieur moulé.