Loại điện trở được sử dụng phổ biến nhất trong điện tử là điện trở carbon. Các linh kiện này bao gồm một điện trở hình trụ đặc và một lớp vỏ kim loại hoặc dây dẫn. Điện trở thường được làm từ nhiều vật liệu khác nhau như hợp kim và kim loại, bao gồm bạch kim, nicrom, hợp kim vonfram và đồng thau. Tuy nhiên, hầu hết các kim loại này có điện trở suất thấp hơn điện trở carbon, khiến việc chế tạo điện trở có điện trở suất cao trở nên khó khăn. Điện trở carbon có nhiều kích cỡ và loại khác nhau, chẳng hạn như điện trở màng carbon và điện trở composite carbon. Các điện trở này cung cấp các giá trị điện trở có độ chính xác cao, rất hữu ích cho việc so sánh và hiệu chuẩn. Bài viết này sẽ thảo luận về một loại điện trở carbon: điện trở màng carbon.

Điện trở màng carbon là gì / Định nghĩa điện trở màng carbon?

Điện trở màng carbon là loại điện trở sử dụng màng carbon để giới hạn dòng điện ở mức xác định. Loại điện trở này là điện trở có giá trị cố định, được thiết kế với dây dẫn bằng gốm được bao bọc bởi một lớp màng carbon mỏng và sạch. Màng carbon đóng vai trò là vật liệu điện trở. Ký hiệu của điện trở màng carbon trông giống như một điện trở thông thường, như hình bên dưới.

Sự thi công

Điện trở màng carbon có thể được chế tạo bằng các phương pháp lắng đọng, chẳng hạn như lắng đọng một lớp màng carbon lên chất nền gốm. Lớp màng carbon này rất hiệu quả trong việc hạn chế dòng điện và là một thành phần quan trọng của điện trở. Chất nền gốm đóng vai trò là chất cách điện hoặc cách nhiệt, bảo vệ điện trở khỏi nhiệt độ cao.

Loại điện trở này có hình dạng xoắn ốc, cho phép đo điện trở chính xác. Hơn nữa, nó cho phép tăng chiều dài và giảm chiều rộng của điện trở. Giá trị điện trở có thể dễ dàng điều chỉnh bằng cách tăng hoặc giảm chiều dài của đường xoắn ốc. Trong trường hợp này, điện trở có thể được bảo vệ bằng lớp phủ epoxy.

Trong cấu trúc trên, cả hai nắp chụp đầu đều được làm bằng kim loại, và cả hai đầu nối đều được làm bằng đồng và được kết nối với hai nắp chụp kim loại này.

Sự chuyển động của electron có thể bị hạn chế bởi độ dày của lớp màng carbon trong điện trở. Các lớp mỏng được sử dụng để đạt được điện trở tối đa. Khi độ dày của màng carbon giảm, electron không thể di chuyển tự do do diện tích nhỏ hơn. Tương tự, các lớp dày được sử dụng để đạt được điện trở thấp hơn. Khi độ dày của lớp tăng lên, electron có thể di chuyển tự do hơn, va chạm với nhiều nguyên tử hơn, dẫn đến mất năng lượng và điện trở thấp hơn.

Các điện trở này có hệ số nhiệt độ âm cao (NTC), dao động từ 2,5×10⁻⁴ Ω/°C đến -8×10⁻⁴ Ω/°C. Hệ số nhiệt độ âm của điện trở có thể được định nghĩa là tốc độ giảm điện trở của vật liệu khi nhiệt độ tăng. Điểm mà tại đó điện trở giảm chính là nhiệt độ tối thiểu mà tại đó điện trở giảm.

Nguyên lý hoạt động của điện trở màng carbon.

Điện trở màng carbon hoạt động bằng cách sử dụng một lớp màng carbon trên chất nền gốm. Lớp màng carbon đóng vai trò là vật liệu điện trở để hạn chế dòng điện, trong khi chất nền gốm đóng vai trò là vật liệu cách điện để ngăn chặn dòng điện hoặc kiểm soát nhiệt độ.

Đối với điện trở màng carbon, dung sai điển hình là 2%, 5%, 10% và 20%. Các điện trở này có hệ số nhiệt độ âm cao hơn vì chúng sử dụng vật liệu carbon nguyên chất. Trong loại điện trở này, giá trị điện trở được xác định bởi độ dày của lớp màng carbon.

Các điện trở này rất hữu ích vì chúng có hệ số nhiệt độ âm cao. Hệ số nhiệt độ của hầu hết các điện trở nằm trong khoảng từ 2,5e-4 ôm/1°C đến -8e-4 ôm/1°C. Các điện trở này phản ứng rất tốt với sự thay đổi nhiệt độ; khi nhiệt độ tăng, điện trở của chúng giảm.

Thông số kỹ thuật

So với các loại điện trở sử dụng linh kiện carbon, điện trở màng carbon có những đặc điểm sau:

• Mức tiêu thụ điện năng ở 70 °C nằm trong khoảng từ 0,125 W đến 5 W.
• Giá trị điện trở nằm trong khoảng từ 1 ohm đến 10 megaohm.
• Nhiệt độ hoạt động nằm trong khoảng từ -55 °C đến 155 °C.
• Điện áp hoạt động tối đa nằm trong khoảng từ 200 đến 600 vôn.
• Sai số cho phép điển hình là ±2%, ±5%, ±10%, ±20%.
• Mức nhiễu tối đa là 20 µV/V.
• Hệ số nhiệt độ dao động từ ±200 đến ±1500 ppm/°C.
• Hệ số điện áp là 0,0005 %/V.
• Nhiệt độ tối đa của điện trở là 150 °C.

Mã màu cho điện trở màng carbon.

Điện trở thường có các vạch màu khác nhau dùng để chỉ điện trở và dung sai của chúng. Số lượng vạch màu trên một điện trở dao động từ 3 đến 6 vạch màu.

Giá trị điện trở được biểu thị bằng hai vạch màu đầu tiên. Vạch thứ ba đóng vai trò là hệ số nhân, và vạch thứ tư biểu thị dung sai. Đối với điện trở, vạch thứ tư nằm xa hơn ba vạch màu đầu tiên.

Mã màu của điện trở màng carbon giống như điện trở thông thường. Vui lòng xem liên kết này để tìm hiểu về cách tính mã màu điện trở.

Đặc trưng

Các đặc tính của điện trở màng carbon như sau:

• Độ chính xác của loại điện trở này nằm trong khoảng từ 2 đến 5%.
• Dải điện trở rộng thường nằm trong khoảng từ 2,1Ω đến 10MΩ.
• Giá trị điện trở quy định là E-48.
• Giới hạn điện áp cao
• Nó có đặc tính tần số cao tốt.
• Các giá trị công suất định mức là 1/8 watt, 1/4 watt, 1/2 watt, 1 watt, 2 watt, 5 watt và 10 watt.
• Nó có hệ số nhiệt độ âm (NTC), do đó sự thay đổi điện áp bên trong sẽ ít ảnh hưởng đến điện trở của nó.

Sức mạnh

Những ưu điểm của điện trở màng carbon như sau:

• Điện trở này tạo ra ít nhiễu.
• Các điện trở này có khả năng chịu được nhiệt độ và điện áp cao.
• Sai số cho phép thấp.
• Nó không đắt.
• Phạm vi hoạt động rộng
• Nó nhỏ.
• Nó được sử dụng rộng rãi trong nhiều ứng dụng khác nhau.

Sự yếu đuối

Những nhược điểm của điện trở màng carbon như sau:

• Vật liệu NTC (hệ số nhiệt độ âm) có giá trị điện trở cao, nghĩa là điện trở của chúng thay đổi dễ dàng theo nhiệt độ. Khi nhiệt độ tăng, điện trở của chúng giảm.
• Nó có điện dung thấp hơn so với các điện trở khác trong cùng dải điện trở.
• Nó sẽ có phạm vi điện trở dựa trên hệ số nhiệt độ của nó.

Ứng dụng

Các ứng dụng của điện trở màng carbon như sau:

• Thích hợp cho các ứng dụng yêu cầu điện áp cao và nhiệt độ cao.
• Các điện trở này được sử dụng trong cách ly mạch, giới hạn dòng điện, phân chia điện áp, giảm điện áp, phối hợp trở kháng, bộ lọc phối hợp tải và tụ điện.
• Điện áp hoạt động tối đa là 15kV ở nhiệt độ 350oC.
• Chúng được sử dụng trong máy chụp X-quang, nguồn điện cao áp, hệ thống laser và radar.
• Điện trở màng carbon được sử dụng trong các mạch điện và điện tử để hạn chế dòng điện.

Đây là tổng quan về điện trở màng carbon và cách chúng hoạt động. Đây là các điện trở cố định sử dụng màng carbon để thực hiện chức năng điện trở.