Best Of Elektornik
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5. Bauarten

5.1 Schichtwiderstände

5.1.1 Aufbau

  • Zylindrischer Keramik oder Hartglaskörper mit einer dünnen leitfähigen Schicht
  • Schichtdicke : 1nm – 20µm.
  • Schichtwerkstoff: Kohle, Metalle, Oxide, Edelmetalle.

Den Widerstandswert erreicht man annähernd durch die Wahl der Schichtdicke (Bei der Aufdampftechnologie ±10% ohne abgleichen erreichbar). Bei höherer Genauigkeit wird der Widerstand durch Einschliff in die Schicht abgeglichen.

5.1.1.1 Schliffarten

a. Wendelschliff:

Bei diesem Schliff entsteht eine Bahnförmige um den Träger laufende Widerstandsbahn, welche die Induktivität erhöht, daher nur bis 200kHz einsetzbar.

Wendelschliff

b. Mäandaschliff:

Aufbau: Besonders hochwertig sind Kappenanschlüsse meist aus Messing, welche auf beiden Enden des Körpers aufgepresst werden.

Mäandaschliff

5.1.1.2 Anschlüsse

Besonders hochwertig sind Kappenanschlüsse aus Messing mit aufgeschweißten Anschlussdrähten. Diese Kappen werden an beiden Enden auf den Widerstandskörper aufgepresst. Beim kappenlosen Widerstand werden die Anschlussdrähte etwa 2 mm tief in die stirnseitigen Ausnehmungen eingepresst und mit dem Metallüberzug (Einbrennpaste) mit der Widerstandsschicht leitend verbunden.

Der Widerstandskörper (samt Kappen) wird mit Lack oder Kunstharz überzogen um den Widerstand gegen Feuchtigkeit und mechanische Beschädigung zu schützen.

Anschlüsse

5.1.2 Bestückung

Die Anschlüsse müssen vor der Bestückung gebogen und auf die richtige Länge geschnitten werden. Den Anschlussdraht nicht direkt am Widerstandskörper biegen, sondern ein Abstand von 1-2 mm eingehalten!

Aufgrund der Maschinenbestückung werden die Bauteile gegurtet geliefert.

Widerstand Bestückung

5.1.3 Kohleschichtwiderstände

  • Material: Kohleschicht
  • Nennwerte: bis E24
  • Temperaturbeiwert: bis -1500 ppm/°C
  • Belastbarkeit: bis 1 W
  • billig
  • große Toleranzen
  • hoher Temperaturbeiwert

5.1.4 Metallschichtwiderstände

  • Material:
    • Metalloxide (z.B.: SnO2) - Metalloxidwiderstand
    • Nickel-Chrom Film - Metallfilmwiderstand
    • Edelmetalle (wie Au, Pt) - Edelmetallschicht- (EMS-) Widerstand
  • Temperaturbeiwert: 50 ppm/°C bis 250 ppm/°C
  • geringe Toleranz und kleiner Temperaturbeiwert
  • hohe Betriebstemperatur daher wesentlich größere Belastbarkeit bei gleichen Abmessungen als Kohleschichtwiderstände
  • für hohe Umgebungs- und Betriebstemperaturen
  • als Mess- und Präzisionswiderstand

5.2 Drahtwiderstände

5.2.1 Aufbau

Auf einem Temperaturbeständigen Keramikkörper wird ein Widerstandsdraht gewickelt. Bei normaler Wicklung => hohe Induktivität.
Abhilfe: bifilare Wicklung

Aufbau Drahtwiderstand

Der Widerstandsdraht wird in der Mitte zusammengefaltet und doppeldrähtig gewickelt. Zwei nebeneinanderliegende Windungen werden dann entgegengesetzt vom Strom durchflossen) Magnetfelder heben sich fast auf) wesentlich geringere Induktivität! Die Widerstandsdrähte müssen bei enger Wicklung isoliert sein. Da eine Lackisolierung sehr temperaturempfindlich

ist, wird die Isolation durch Oberflächenoxidation erreicht. Drahtwiderstände können im Prinzip bis zum Schmelzpunkt der Lötstelle erwärmt werden, daher hohe Belastbarkeit (0,5 - 200W).

5.2.2 Widerstandsmaterial

  • Konstantan: Cu-Ni Legierung (54% Cu, 44% Ni, 2% Mn)
    Temperaturbeiwert: -40 ppm/°C
    für Präzisions- und Messwiderstände geeignet
    hohe Thermospannung gegen Kupfer) für Thermoelemente verwendet
  • Manganin: Cu-Mn Legierung
    Temperaturbeiwert: +20 ppm/°C
    hauptsächlich für Messwiderstände verwendet

5.2.3 Bauformen

  • auf Trägerrohr: für kleinere Leistungen
  • im Keramikgehäuse: für größere Leistungen mit Keramikkühlkörper
  • im Aluminiumgehäuse: sehr hohe Belastbarkeit, isolierter Einbau in einem Al-Kühlkörper

5.3 Widerstände in der Mikromodultechnik

Widerstände, Dioden, Transistoren und Kondensatoren werden zu einer Schaltung vereinigt und mit Kunststoff um presst = Modul.

5.3.1 Dickschichttechnik (Dickfilmtechnik)

Herstellung der Widerstände aus Metallpasten (Mischung aus Metallen, Metalloxiden und Glas = CERMET = Keramik-Metall).

Diese Pasten werden nach dem Siebdruckverfahren auf das Trägermaterial (z.B. Keramikplättchen) gedruckt und anschließend eingebrannt. Beim Siebdruckverfahren wird das Sieb, an den Stellen die frei bleiben sollen, verstopft. Danach wird das Sieb auf das Plättchen gelegt und die Paste durch das Sieb gedrückt. Die Leiterbahnen werden mit einer speziellen Paste aufgedruckt. Ein nachträglicher Abgleich mit Laser ist möglich.
Anwendung: Widerstandsnetzwerke

Dickschichttechnik

5.3.2 Dünnschichttechnik (Dünnfilmtechnik)

Auf einem Keramikplättchen wird eine Paste mit Fenstern aufgebracht. Ist ein Fenster in der Maske, entstehen beim aufdampfen Widerstandsschichten. Mit dem Laserstrahl abgleichen des Widerstandwertes auf ±0,1%

5.3.3 Massewiderstände

Sie werden durch Zusammenpressen einer Widerstandsmasse mit einem Bindemittel hergestellt, wobei die Anschlussdrähte mit eingepresst werden.

Es steht der gesamte Querschnitt für die Stromleitung zur Verfügung) Massewiderstände können sehr klein hergestellt werden.

Weitere Infos über Widerstände finden Sie hier