Resistori - Generalità e caratteristiche
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- Categoria: Resistenze
- Pubblicato Mercoledì, 14 Agosto 2013 14:55
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Potenza nominale dissipabile (Power rating)
Le caratteristiche strutturali di ogni resistore pongono un limite ben definito alla temperatura che il corpo del resistore stesso può raggiungere senza che ne derivi un danneggiamento. Pertanto resta limitata la sovraelevazione di temperatura rispetto all'ambiente che il resistore può sopportare, in dipendenza dalla potenza dissipata in calore. Si può, quindi, definire «potenza nominale dissipabile» per un certo tipo di resistore la potenza che in, esso può essere dissipata senza che si manifestino alterazioni permanenti nella sua struttura, riferendosi al funzionamento in aria libera a 25°C.
I resistori usati nei circuiti elettronici sono usualmente raffreddati per mezzo della convezione naturale dell'aria di ambiente circostante. La temperatura T del resistore e la temperatura TA di ambiente sono legate alla potenza dissipata PD tramite la resistenza termica θRA fra resistore e ambiente, secondo larelazione:
Ad esempio, per i resistori a composizione di carbone normalmente usati,θRA ≈150, 90 e 44 °K/W per i tipi rispettivamente da 1/4 Watt, 1/2 W e 1 W.
La potenza nominale fornita dal fabbricante è generalmente basata su una vita utile del resistore maggiore di 1000 ore, per buone condizioni di raffredda mento e ‘con funzionamento in corrente continua, con temperatura di ambiente che rimanga al disotto di un dato valore come, ad esempio, 40 °C, 70 °C, 125 °C.
Per temperature di ambiente più elevate la potenza dissipabile nei resistori deve essere gradatamente ridotta (derating) ad un valore PDD (derated power) secondo la relazione:
in cui TM è la temperatura d’ambiente massima ammissibile per un dato tipo di resistore, alla quale la potenza dissipata deve essere nulla. Ad esempio, TM≈ 115°C per i resistori a composizione di carbone, a film di carbone e per i resistori a film di cermet (*); TM≈ 130 °C per i resistori a film metallico e per quelli di precisione a filo; T M≈250 °C per i resistori a filo di potenza.
Per il funzionamento a regime impulsivo, con impulsi di durata tp e con periodo di ripetizione tr può essere ammessa una potenza di picco Pp=PD*tr / tp.
In alcuni tipi di resistori si hanno apprezzabili variazioni del valore della resistenza al variare della tensione applicata ai loro terminali. Pur essendo queste variazioni, quando si manifestano, dipendenti in modo assai complesso dalla entità delle variazioni di tensione, in un piccolo intorno della tensione di riferimento V0 è possibile esprimere la dipendenza della resistenza dalla tensione con la relazione:
in cui R0 è il valore della resistenza alla tensione di riferimento, β è il coefficiente di tensione del resistore (β=ΔR/R ΔV), espresso generalmente in %/V o in ppm/V; in generale anche β è funzione sia di R0 che di V0.
Ad esempio, il coefficiente di tensione varia da — 700 ppm/V per i valori più elevati di resistenza dei resistori a composizione di carbone fino a circa 5÷30 ppm/V per i resistori a film di carbone e cermet, e da 10 a 0,05 ppm/V per quelli a film metallico e a film ad ossidi, sebbene in alcuni tipi’ a film spesso il coefficiente di tensione raggiunga valori così elevati come 400 ppm/V.
La tolleranza dei resistori è la deviazione massima del valore della resistenza dal valore nominale, misurata a temperatura di ambiente e a bassa tensione. Viene generalmente espressa in %. Valori tipici comuni di tolleranza sono: 1%, 2 %, 5 % e 10 %; per i resistori di precisione si hanno valori come 0,1 % e 0,01 %, per quelli ad alta precisione.