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Il resistore

Indice Argomento Corrente

1) Premessa

2) Resistenza o Resistore?

3) Resistenza elettrica

4) Resistore : caratteristiche fisiche

5) Resistori fissi: quadro riassuntivo

6) Resistori ad impasto di carbone (carbonio)

7) Resistori a film metallico

8) Resistori a film in Carbone

9) Resistori all’ossido di metallo

10) Resistori a filo

11) Resistori a film sottile

12) Resistori a film spesso

13) Resistori SMD (Surface Mounting Device) o SMT ( Surface Mount Techonology)

14) Reti di resistori

15) Resistori di potenza a film spesso in contenitore TO220 - TO247

16) Temperature Dependent Resistor (TDR): Resistori variabili in funzione della temperatura

17) Resistori VDR (Voltage Dependent Resistor) o Varistori

18) FotoResistori (o fotoresistenze): resistori variabili in funzione della luce

19) Resistori variabili

20) Definizione dei valori caratteristici

21) Influenza dell'umidità atmosferica o ambientale

22) Combinazioni di resistori:

23) Resistori reali

24) Note sull'utilizzo dei resistori

1 - Premessa

Il resistore (nell'immagine a sinistra il simbolo circuitale) è il componente più utilizzato in assoluto in elettronica. Ne esistono per valori che vanno dalla frazione di Ohm (Ω) a svariati TeraOhm (TΩ) e per potenze che vanno dalla frazione di Watt fino a Megawatt. Ne esistono diverse tipologie, vanno scelte in base all'impiego in funzione del valore resistivo, della potenza massima dissipabile, della tensione massima di esercizio, della temperatura massima sopportabile, dell'induttanza e della capacità parassita, dell'ambiente operativo e della frequenza di impiego).

2 - Resistenza o Resistore?

Il resistore, anche chiamato impropriamente resistenza per metonimia, è un tipo di componente elettrico destinato a fornire una specifica resistenza elettrica (che si misura in Ohm simboleggiato da Ω in onore del fisico tedesco Georg Simon Ohm scopritore dell'omonima legge di Ohm) al passaggio della corrente elettrica.
Noi in questo testo utilizzeremo indistintamente in termine "resistore" o il più comune "resistenza" per riferirci a questo componente.

Ricordiamo che la resistenza elettrica è una grandezza fisica che misura la tendenza di un corpo ad opporsi al passaggio di una corrente elettrica, quando sottoposto ad una tensione elettrica.

3 - Resistenza elettrica

Ogni conduttore oppone una resistenza al passaggio della corrente, quindi anche un banale filo di collegamento in un cablaggio ha una sua resistenza che è proporzionale alla lunghezza del conduttore e inversamente proporzionale alla sua sezionione. Un resistore è costruito allo scopo di avere alti e stabili valori di resistenza condensati in uno spazio relativamente piccolo con il minimo delle componenti parassite, come induttanza e capacità.

4 - Resistore : caratteristiche fisiche

I resistori sono dei componenti passivi che in un piccolo spazio realizzano resistenze di valore prefissato e costante ai loro terminali con una certa immunità nei confronti delle variazioni termiche che in ogni caso devono essere ridotte al minimo.
Hanno una potenza massima dissipabile che è riferita ad un ben determinato valore di temperatura dell'involucro.
Quindi è legata alla dissipazione e di conseguenza all'ambiente dove operano.
Vale sempre il principio fisico per il quale il calore si propaga per conduzione, convezione ed irraggiamento, quindi la temperatura dell'involucro del resistore dipende da questi tre parametri che determinano il passaggio di calore dal resistore all'ambiente esterno.

Nota: L'inverso della resistenza è la conduttanza che si misura in Siemens e si indica di solito con la lettera "G". La conduttanza è il reciproco della resistenza ed è una grandezza che trova applicazione in fase di calcolo. Molte volte, come nel caso di resistori in parallelo è molto più pratico eseguire il calcolo usando la conduttanza.

5 - Resistori fissi: quadro riassuntivo

Resistori THT ( Throug Hole Technology) per montaggio su circuito stampato.

Tipologia	Caratteristiche	Impiego	Potenza Massima
Resistori ad impasto	Bassa induttanza e capacità parassita. Bassa stabilità nel tempo e alto coefficiente di temperatura.	Dovunque necessiti una grande tenuta a forti impulsi di corrente.	Qualche watt
Resistori a film metallico	Alta precisione.	Strumenti di misura e da laboratorio.	Qualche watt
Resistori a film di carbone	Basso rumore, alta tensione e temperatura.	Alimentatori ad alta tensione, radar, raggi X e laser.	Qualche watt
Resistori all’ossido di metallo	Alta tensione e temperatura.	Impiego generico dettato dal basso costo.	Qualche watt
Resistori a filo	Alta precisione, alta stabilità, buona capacità dissipativa. Alta induttanza parassita e se antiinduttivo alta capacità parassita.	Dove sia richiesta precisione o grande potenza.	Fino a 1Kw

Resistori SMD (Surface Mounting Device) o SMT ( Surface Mount Techonology)

Tipologia	Caratteristiche	Impiego	Potenza Massima
Resistori a film sottile	Alta precisione, alta stabilità termica, basso rumore, bassa induttanza e capacità parassita.	Apparecchiature mediche, di misura, professionali in genere.	Fino ad 1W
Resistori a film spesso	Basso prezzo, alta stabilità, buona tenuta in tensione, bassa induttanza e capacità parassita..	Elettronica consumer.	Fino ad 1W

6 - Resistori ad impasto di carbone (carbonio)

In questi resistori l’elemento resistivo è costituito da polvere di carbone o grafite e resine sintetiche mescolate con materiali inerti quali il talco o argilla, in proporzioni diverse a seconda del valore della resistenza che si vuole realizzare.
L’elemento resistivo è costituito da un corpo cilindrico a cui vengono applicati i terminali (reofori) e che viene ricoperto da una custodia isolante costituita, o da un tubetto di ceramica bloccato agli estremi con cemento anch’esso isolante, o da uno strato di bachelite stampata.
Nelle immagini sotto in marrone i resistori ad impasto di carbone.

Il grande vantaggio di resistori ad impasto di carbone è la loro capacità di resistere agli impulsi ad alta energia.
Quando la corrente fluisce attraverso il resistore, l'intero corpo del resistore conduce l'energia a differenza, ad esempio, dei resistori a filo che hanno un volume del filo conduttore molto più piccolo in rapporto alla loro dimensione.
Quindi la massa termica del resistore ad impasto di carbone è molto più elevata, con conseguente possibilità di una gestione migliore dell'energia impulsiva.
Inoltre i resistori ad impasto di carbone possono essere realizzati con una resistenza maggiore dei resistori a filo, e sono notevolmente più economici.
Tuttavia, le proprietà sono peggiori in termini di coefficiente di temperatura, di rumore, e dipendenza della resistenza della tensione.

Cinquant'anni fa i resistori ad impasto di carbone sono stati ampiamente utilizzati per l'elettronica di consumo.
A causa della bassa stabilità del valore di resistenza, questo tipo di resistori non è adatto per applicazioni in cui è richiesta un'alta precisione.
Ad esempio, il valore di resistenza può variare fino a 5% nel periodo di un anno.
Con l'uso pesante il valore cambia ancora di più: fino al 15% per un test di 2000h con temperatura di 70°C.
La stesso calore in fase di saldatura può causare una variazione di 2%.
La ragione di questa instabilità è in relazione alla progettazione del resistore.
I resistori ad impasto di carbone contengono materiali con differenti proprietà di dilatazione termica.
Quando le particelle di carbonio che conducono e il legante non conduttivo si riscaldano o raffreddano, intervengono tensioni meccaniche nel corpo della resistenza.
Il contatto meccanico tra le particelle conduttrici cambia, e questo porta ad un cambiamento nel valore di resistenza.
Inoltre producono un forte rumore dovuto alla miscela di materiali diversi, quindi non sono adatti agli stadi di ingresso degli amplificatori.
Il livello di rumore aumenta con l'aumentare della corrente.
Tipicamente i resistori da 0.25W e 0.5W, hanno una tensione massima di rispettivamente 150V e 500V.
La resistenza di isolamento è scarsa, con circa il 10⁹Ω (ordine di grandezza peggiore se riferito agli altri tipi).
Un altro motivo che ha decretato la riduzione dell'uso di questo tipo di resistori è il coefficiente di temperatura elevato, circa 1200 ppm/°C.
La temperatura operativa è compresa tra circa -40 e 150°C.
Tuttavia, la resistenza varia eccessivamente (per il coefficiente di temperatura elevato) per temperature superiori a 70°C.

7 - Resistori a film metallico

Questo tipo di resistore è una variante dei resistori a film sottile in cui il film metallico è applicato su un supporto cilindrico. Il materiale resistivo è un film sottile di metallo, ottenuto per evaporazione di una lega di nichel-cromo in un ambiente con vuoto spinto; il grado di vuoto, la temperatura, l’evaporazione e lo spessore del film sono accuratamente controllati.

Il film resistivo è depositato su un supporto (substrato) ceramico a forma di cilindro compatto.
Nel seguente diagramma si può vedere un substrato ceramico coperto con un film resistivo.
Il substrato è bloccato, su ciascun lato, da cappucci metallici.
I terminali o reofori (filo conduttore) sono saldati sopra i cappucci.
La composizione del film resistivo può variare da un tipo di resistore ad un altro ma la seguente descrizione copre la maggior parte dei resistori a film.
Per cambiare il valore del componente, il film resistivo viene tagliato elicoidalmente mettendo a nudo il substrato.
La resistenza può essere modificata variando il modo in cui l’elemento è tagliato.
In basso si può vedere che lasciando un elemento resistivo largo e relativamente corto si ha di conseguenza una resistenza molto bassa.
Un’elica più stretta e lunga ha come conseguenza una resistenza più alta.

Esempio di resistore a film metallico. Il metallo viene evaporato sottovuoto su un supporto di ceramica, poi vengono ricavati degli scavi elicoidali per aumentare la resistenza fino al valore prefissato.

8 - Resistori a film in Carbone

9 - Resistori all’ossido di metallo

Si producono in genere con due diverse tecniche:

1. Deposizione chimica.
   Quasi sempre come substrato viene utilizzato un supporto ceramico.
   Il processo di deposizione comporta la reazione di un metallo puro con un gas ad alta temperatura e bassa pressione.
   L'ossido metallico più comunemente utilizzato è l'ossido di stagno.
   Il film è stabilizzato riscaldando il corpo della resistenza in un vapore di cloruro di stagno.

2. Processo per ossidazione.
   Innanzitutto un film metallico sottile viene applicato su un supporto ceramico, e viene poi fatto reagire con dell'ossigeno.
   Dalla reazione si forma un ossido di metallo che costituisce la pellicola resistiva.

Dopo che la pellicola è applicata al corpo della resistenza, il valore della resistenza finale si ottiene applicando un taglio elicoidale.
Questo è fatto solitamente con un taglio laser, mentre in passato era fatto mediante levigatura o sabbiatura.
Il taglio a spirale rende il percorso resistivo più lungo e di sezione più piccola, e può aumentare il valore di resistenza fino a mille volte rispetto a prima del taglio.
Il valore di resistenza può essere accuratamente controllato dal taglio.
Per ottenere una maggior precisione, durante il processo di taglio la resistenza può essere misurata per consentire piccole correzioni.

Applicazioni tipiche:

Questo tipo di resistore ha proprietà simili a quelli a strato metallico.
Sono le più comunemente utilizzate assieme a quelle a strato metallico.
Rispetto ai resistori a film di carbone per potenze inferiori ad 1W i prezzi sono altrettanto bassi.
I resistori all’ossido di metallo possono resistere alle alte temperature meglio dei resistori a film di metallo o dei resistori a film di carbone.

10 - Resistori a filo

Nell'immagine sopra, dei resistori a filo corazzati.
Si tratta di un filo avvolto su un supporto ceramico, introdotto in un involucro metallico e fissato all'interno mediante una resina termoconduttiva, per migliorare la dissipazione.
Il contenitore (color oro) viene fissato su una aletta di raffreddamento o su una massa metallica a cui trasmettere il calore da dissipare (trasmissione del calore per conduzione).
Questo è necessario per contenere la temperatura massima.

	Disegno di un resistore a filo, sopra normale, sotto corazzato.
	Resistore a filo di piccola potenza (5Watt) di basso costo avvolta su un supporto in ceramica inglobato con della resina all'interno di un contenitore di ceramica.
	Resistore a filo di media potenza (15Watt) avvolta su un supporto in ceramica cavo (tubetto di ceramica) con alle estremità, terminali a fascetta bloccati con un rivetto.

Nell'immagine sopra il tutto è verniciato di verde con della vernice a prova di calore.
Questo tipo di resistore non avendo una superficie di contatto atta a trasferire il calore per conduzione, dissipa il calore per convezione (il calore passa all'aria che innesca dei moti convettivi) ed irraggiamento (il calore viene irradiato sottoforma di raggi infrarossi) e per migliorare l'irraggiamento il resistore viene in genere verniciato con colore scuro.

Esistono inoltre resistori a filo antiinduttivi, avvolti in modo tale da evitare che il filo metallico avvolto sul supporto di ceramica si comporti come una induttanza.

Questo si ottiene avvolgendo due fili affiancati e poi ad una estremità collegati in serie in modo che il campo magnetico prodotto dai due dia una somma algebrica uguale a zero.
Tuttavia con questa tecnica diminuisce la massima tensione applicabile e aumenta la capacità parassita dovuta alla maggior differenza di potenziale media fra i fili che compongono l'elemento resistivo.
I resistori a filo antiinduttivi si usano soprattutto in alta frequenza, dove una bassa induttanza parassita è indispensabile, dove comunque sono preferiti i resistori a film spesso di potenza.

11 - Resistori a film sottile

Lo strato resistivo viene atomizzato (deposizione sottovuoto) su una base di ceramica, silicio o vetro.
Questo crea una pellicola metallica uniforme con uno spessore dell'ordine di grandezza di 0,1 micrometri sul substrato ceramico.
Spesso viene utilizzata una lega di nichel e cromo.
Variando lo spessore del film resistivo si predispone il resistore per assumere un valore Ohmnico finale ben preciso.
Con questo metodo lo strato del film resistivo è compatto ed uniforme, il che rende facile modificare il valore di resistenza mediante un processo sottrattivo.
Questo si realizza con tecniche di fotoincisione o con taglio laser e nello specifico sono create delle incisioni sul film resistivo allo scopo di aumentarne il percorso resistivo e tarare il valore di resistenza.
Solitamente i resistori SMD a film sottile oltre alla forma classica di parallelepipedo possono essere prodotti con forma simile ad un chip single in line o dual in line, ma il film può anche essere applicato su una base cilindrica con terminali assiali.
In questo caso il prodotto finale viene chiamato resistore a film metallico.
In genere i resistori a film sottile sono utilizzati per applicazioni di precisione.
Presentano bassa tolleranza, basso coefficiente di temperatura e bassa rumorosità .
Anche nelle applicazioni in alta frequenza i resistori a film sottile si comportano meglio di quelli a film spesso.
L'Induttanza e la capacità parassita sono generalmente più bassi.
L'induttanza parassita del resistore a film sottile può essere maggiore se viene eseguito il trimming ad elica cilindrica (resistore a strato metallico su supporto cilindrico).
Tipici esempi dell'utilizzo dei resistori a film sottile sono attrezzature mediche, apparecchiature audio professionali, controlli di precisione e dispositivi di misurazione.

12 - Resistori a film spesso

Nel 1970 i resistori a film spesso hanno iniziato a guadagnare popolarità.
Oggi sono di gran lunga i resistori più utilizzati in dispositivi elettronici consumer.
Vengono solitamente costruiti come componenti SMD (ma non solo, soprattutto per le applicazioni di potenza) e hanno il costo più basso rispetto a qualsiasi altra tecnologia.
Il materiale resistivo è una pasta costituita da una miscela di un legante, un vettore, e gli ossidi metallici da depositare.
Il legante è a base vetrosa, il vettore è composto da solventi organici e plastificanti.
Le paste resistive moderne sono basate su ossidi di rutenio, iridio e renio.
Questo impasto viene chiamato anche CERMET (ceramica - Metallo).
Lo strato resistivo è stampato su un substrato a 850 ° C.
Il substrato è costituito di allumina ceramica.
Dopo la cottura della pasta sul supporto, il film diventa vitreo, il che lo rende ben protetto dall'umidità (materiale a bassa igroscopicità).
Lo spessore è dell'ordine di 100 micrometri.
A differenza della film sottile, questo processo è additivo.
Ciò significa che gli strati resistivi vengono aggiunti sequenzialmente al substrato per creare differenti valori di resistenza.
Il coefficiente di temperatura varia tipicamente da 50 ppm a 200 ppm / K.
Le tolleranze sono tra 1% e il 5%.
Poiché i costi sono bassi, i resistori a film spesso sono generalmente preferiti nel caso in cui non ci serva precisione elevata e alta stabilità.
Pertanto, queste resistenze possono essere trovate in quasi tutti i dispositivi commerciali.
I vantaggi rispetto alla tecnologia a film sottile non si limita al costo inferiore, ma anche alla possibilità di gestire più potenza a parità di dimensioni, di fornire una gamma più ampia di valori di resistenza e di sopportare elevate sovratensioni.

13 - Resistori SMD (Surface Mounting Device) o SMT ( Surface Mount Techonology)

La tecnologia SMT consiste nel saldare il componente direttamente sulle piazzole del PCB invece di inserirlo in appositi fori di passaggio (THT – Throug Hole Technology), con un notevole risparmio di spazio e costi rispetto alla tecnologia THT, la distanza tra i pin passa da 2.54mm a 1.27mm e anche meno.
Inoltre è una tecnologia pensata per l'assemblaggio completamente automatizzato dei circuiti realizzato con appositi sistemi robotizzati.

Si tratta di resistori adatti al montaggio superficiale in genere realizzati con la tecnica a film sottile (thin film) o a film spesso (thick film).
I resistori SMD più utilizzati attualmente sono quelli a film spesso, meno costosi e con la possibilità a parità di dimensione di gestire potenze più alte.
Quelli a film sottile sono utilizzati qualora occorra una precisione più alta, una buona stabilità e un basso rumore.

Sotto una immagine (macro) di due resistori SMD tipo 0805 (2,0mm X 1,25mm) da 4700Ω e la tabella delle dimensioni dei vari tipi di resistore SMD.

Tipologia dimensione in millimetri 01005 0,4mm X 0,2mm 0201 0,6mm X 0,3mm 0402 1,0mm X 0,5mm 0603 1,6mm X 0,8mm 0805 2,0mm X 1,25mm 1206 3,2mm X 1,6mm 1210 3,2mm X 2,5mm 1812 4,6mm X 3,0mm 2010 5,0mm X 2,5mm 2512 6,3mm X 3,0mm

14 - Reti di resistori

Si tratta di gruppi di resistori inclusi in un unico involucro per ragioni di praticità.
Sono realizzati in genere con la tecnologia a film spesso.
In genere hanno la forma di un chip single in line (SIL) o dual in line (DIL) anche smd simile esteticamente ad un circuito integrato.
Questi componenti vengono in genere utilizzati nei circuiti logici come resistori di pull-up per i bus dei microcontrollori oppure come terminatori di linea.

Nell'immagine a sinistra in rosso una rete di resistori montata su un PCB. Nell'immagine sotto lo schema di una rete resistiva.

15 - Resistori di potenza a film spesso in contenitore TO220 - TO247

Si tratta di resistori con un contenitore abbastanza insolito. Sono realizzati in genere con una tecnologia atta a ridurre l'induttanza parassita (film spesso) quindi ideali per applicazioni in alta frequenza. Se collegati ad un opportuno sistema di smaltimento del calore opportunamente dimensionato sopportano potenze che possono arrivare a 200W.

16 - Temperature Dependent Resistor (TDR): Resistori variabili in funzione della temperatura

Ce ne sono di due tipologie: PTC ed NTC. NTC è l'acronimo di Negative Temperature Coefficiente resistors, PTC Positive Temperature Coefficient resistors sono resistori che variano il loro valore di resistenza al variare della loro temperatura. Nella fattispecie i PTC aumentano il loro valore ad un aumento della temperatura e gli NTC lo diminuiscono.

Utilizzi:

• Si usano in genere come sensore di temperatura dove non sia richesta una grande precisione di misura.

• Un altro tipico impiego è come fusibile autoripristinante (PTC).
  In pratica quando vi è un cortocircuito la corrente che passa nell'NTC posto in serie all'alimentazione aumenta provocando il riscaldamento dello stesso che aumenta la sua resistenza limitando la corrente e proteggendo il circuito.
  E' particolarmente indicato per proteggere da cortocircuiti o sovraccarichi qualsiasi dispositivo elettronico.
  A differenza di un comune fusibile, non è necessario sostituirlo, infatti è in grado di ripristinarsi automaticamente quando il cortocircuito o il sovraccarico non è più presente e quindi viene a cessare la causa che ne ha determinato il riscaldamento.

• Limitatore di picchi di assorbimento (NTC).
  In questo caso il termistore è posto in serie all'alimentazione e all'atto dell'accensione presenta un valore di resistenza alto.
  Poi con il passaggio della corrente si scalda e il suo valore di resistenza diminuisce.
  Si mette in genere in serie ai circuiti degli alimentatori che dovendo caricare dei condensatori all'atto dell'accensione produrrebbero dei picchi di assorbimento molto alti.
  In questo ruolo in un alimentatore standard si può impiegare in serie al primario del trasformatore o in serie al secondario prima o dopo il ponte di Graetz.

NTC impiegato come limitatore di corrente di spunto su un filtro antidisturbo di un alimentatore switching.

Alimentatore con limitatore di corrente di spunto posto in serie al primario del trasformatore. In questo modo si limita alche la corrente di inserzione del trasformatore.	Alimentatore con limitatore di corrente di spunto posto in serie al secondario del trasformatore. Serve per limitare la corrente di carica del condensatore C1 che all'atto dell'accensione è scarico.

17 - Resistori VDR (Voltage Dependent Resistor) o Varistori

Nell'immagine a sinistra il simbolo circuitale classico di un VDR. Si tratta di resistori non lineari impiegati in genere per proteggere un dispositivo elettronico da sovratensioni transitorie.

Presentano una grande resistenza a tensioni basse e una bassa resistenza superata una tensione di soglia preimpostata di fabbrica.
Ha quindi un funzionamento molto simile a due diodi zener collegati in antiserie, ma la capacità di gestire alte correnti per brevi istanti. Questi dispositivi non hanno una polarità quindi possono essere montati senza tenere conto del verso.
Nei circuiti elettronici è collegato sempre in parallelo alla tensione di rete e si trova sempre all'inizio del circuito, subito dopo il fusibile o altri elementi di filtraggio della tensione di rete.
In genere la miglior protezione per un circuito alimentato alla tensione di rete si ha utilizzando 3 VDR, il primo fra fase e neutro, il secondo fra neutro e terra e il terzo fra fase e terra.
Nelle immagini sotto alcuni VDR (al centro e a destra il componente in rosso) montati su un circuito di un alimentatore.

Varistore SVC 561-14 dove 561 indica la tensione di intervento di 560V. Questo varistore è in grado di sopportare una corrente di picco di 50A per pochi microSecondi.	Varistore posto in un filtro di alimentazione.	Varistore posto in un filtro di alimentazione. Questo è il tipico impiego di tale componente.

18 - FotoResistori (o fotoresistenze): resistori variabili in funzione della luce

Detti comunemente LDR ("Light Dependent Resistor", tradotto "resistore dipendente dalla luce") sono resistori che abbassano il loro valore di resistenza all'aumentare della luce che li investe (nell'immagine a sinistra il simbolo circuitale di un fotoresistore). Vengono impiegati come sensori in sistemi automatici di accensione delle luci (interruttori crepuscolari) ed altro. I possibili impieghi sono molteplici è un componente molto versatile, viene utilizzato anche in alcuni tipi di fotoaccoppiatori analogici principalmente per il controlla automatico del guadagno in compressori analogici tipicamente impiegati nell' ambito dell'amplificazione di strumenti musicali. Per questo impiego vengono combinati con un led che funge da emettitore di luce e inglobati in un tubetto di materiale non trasparente, in modo da isolare il tutto dalla luce ambiente. Il principale problema che presenta questo dispositivo è la bassa velocità di reazione, in genere impiega un tempo variabile da 20 a 30 mS per stabilizzarsi su un nuovo punto di lavoro e 10 Sec. per arrivare al valore massimo di resistenza in condizioni di buio assoluto.

Nell'immagine a sinistra dei fotoresistori di basso costo. L'elemento fotosensibile presente fra i due contatti collegati ai reofori (la parte arancione al centro del pettine collegato ai contatti) è ricoperto di resina epossidica per preservarlo dagli agenti atmosferici. Nei modelli più costosi l'elemento fotosensibile è inglobato in un piccolo cilindro plastico trasparente.

19 - Resistori variabili

In genere i resistori di più ampio utilizzo sono quelli fissi, quelli caratterizzati da un ben preciso valore di resistenza.
Esistono tuttavia anche resistori variabili.
In genere la variazione di resistenza viene attuata tramite un comando meccanico che permette di far spostare un contatto strisciante sul resistore vero e proprio parzializzandolo.
Questi resistori assumono il nome specifico di trimmer quando vengono utilizzati nelle tarature e il comando meccanico viene utilizzato di rado, potenziometri quando vengono utilizzati per regolare il volume in apparati amplificatori, in questo caso il comando meccanico è accessibile dall'esterno del mobile.
Questi componenti verranno trattati nell'apposita sezione a loro dedicata.

20 - Definizione dei valori caratteristici

• Precisione = è la massima deviazione percentuale tollerata dal valore nominale.

• Potenza = è la massima potenza che il resistore può sopportare in funzione della durata di vita e della temperatura ambiente.
  Per resistori di potenza corazzati occorre predisporre uno scambio di calore fra il resistore e una massa metallica (mobile metallico del dispositivo o aletta di raffreddamento) in modo da dissipare il calore prodotto mantenendo bassa la temperatura del resistore.
  I resistori corazzati allo scopo di smaltire il calore hanno un sistema di fissaggio (fori per viti) che permette di fissarli facilmente ad una massa metallica.
  Per aumentare la conduzione di calore dal resistore alla massa metallica deputata allo smaltimento del calore è opportuno frapporre fra il resistore e la stessa della pasta siliconica termoconduttiva.

• Coefficiente di temperatura = è la variazione di resistenza causata dalla temperatura espressa in ppm/°C oppure in %/°C.

• Massima tensione di lavoro = è la massima tensione che si può applicare al resistore.
  La tensione massima applicabile ad un resistore è un parametro di fabbrica e dipende da come è realizzato il resistore.
  Oltre un certo valore di tensione si innescano degli archi voltaici all’interno che portano alla distruzione del componente

• Temperatura di “hot-spot” = è la massima temperatura che può assumere il resistore ed è legata alla temperatura ambiente e alla potenza dissipata.

• Rapporto di impedenza ca-cc = è il massimo rapporto fra impedenza (in modulo) alla frequenza di lavoro e la resistenza in continua.

21 - Influenza dell'umidità atmosferica o ambientale

Per evitare fenomeni di igroscopicità (assorbimento dell'umidità atmosferica) i resistori vengono sempre rivestiti da vernice a bassa igroscopicità o da resine epossidiche allo stesso scopo.
L'assorbimento di umidità da parte dei resistori oltre ad alterare il valore di resistenza diminuisce la massima tensione applicabile.

22 - Combinazioni di resistori:

• Serie: la resistenza totale è data dalla somma del valore di resistenza dei resistori Req=R1+R2 (nel caso di due resistori)
• Parallelo: la resistenza equivalente è data dalla seguente formula. 1/Req=1/R1+1/R2+..........1/Rn

Si usa mettere resistori in parallelo per i seguenti motivi:
a) per ottenere un valore specifico per combinazione per mancanza del componente (non viene prodotto).
b) per ottenere una più alta potenza dissipata.
La potenza totale, se i resistori sono uguali, è la sommatoria delle potenze dissipabili dai singoli resistori.

Nella figura a lato un esempio di parallelo di resistori con relativa formula di calcolo.
Da notare che ovviamente il valore del parallelo è più basso del più basso resistore che lo compone.

Si usa mettere resistori in serie per i seguenti motivi:
a) per ottenere come somma un valore specifico per mancanza del componente (non viene prodotto).
b) per ottenere una più alta potenza dissipata.
La potenza totale, se i resistori sono uguali, è la sommatoria delle potenze dissipabili dai singoli resistori.

Si utilizza anche per aumentare la tensione massima applicabile alla Req qualora questa ecceda quella applicabile ad un singolo resistore.

Partitore resistivo: viene usato quando si vuole parzializzare una tensione ottenendo all'uscita una tensione più bassa.
A sinistra lo schema e l'esempio di calcolo.

Esempio di partitore resistivo un po' più complesso con relativi calcoli per ottenere la tensione in uscita.

23 - Resistori reali

Componente reale: nell’immagine a lato è rappresentata un resistore come componente reale, Cp schematizza la capacità che vi è fra una spira e l’altra di un resistore a filo o a strato metallico, mentre Ls rappresenta l’induttanza di tali spire. Questi componenti fittizi ed indesiderati devono avere il più basso valore possibile e manifestano la loro influenza soprattutto alle alte frequenze. Poi qualora sia influente, in un utilizzo reale occorre tenere in considerazione le influenze reciproche fra il resistore e l'ambiente che lo circonda, con eventuali capacità parassite e accoppiamenti induttivi fra componenti vicini fra loro.

24 - Note sull'utilizzo dei resistori

In un circuito reale a parità di resistenza sono significativi i parametri parassiti del resistore, soprattutto l'induttanza parassita.
Ma anche la dimensione, soprattutto per quello che riguarda la captazione di disturbi sia di natura elettrostatica che magnetica, dovuti ai circuiti nelle immediate vicinanze.
Allo scopo di limitare i disturbi captati dai campi elettrici possiamo agire sulla dimensione, la collocazione del resistore e l'eventuale schermatura dello stesso, mentre per quello che riguarda la captazione dei campi magnetici dobbiamo scegliere un resistore con una bassa induttanza parassita (ad esempio quelli ad impasto) e posizionarlo lontano da fonti di disturbo.
Altra cosa da tenere in considerazione nell'impiego pratico dei resistori è la massima tensione che possono sopportare, ad esempio un resistore da 10 MOhm 1/4W non si brucerà mai per eccesso di potenza perchè in genere ha una tensione operativa di 250-500V, quindi si genereranno degli archi voltaici all'interno dello stesso ben prima di produrne il sovraccarico termico.