Resistores: Generalidades

1-1 Definición

Un resistor es un componente cuyo parámetro dominante es la resistencia. Son componentes disipativos desde el punto de vista energético y los más usados en circuitos electrónicos.

1-2 Resistencia

Por razones constructivas y de disipación térmica, los resistores se fabrican para que la corriente que los atraviesa tenga valores constantes a lo largo de ellos. (Fórmula).

2. Características

2-1. Ruido

El ruido en los circuitos es un parámetro indeseado. En casos donde el ruido es fundamental, como en la entrada de un equipo de audio, se usan resistores de óxido de metal. Otra forma de combatir el ruido es utilizar los resistores muy por debajo de su potencia máxima de trabajo.

El ruido se origina principalmente por dos motivos:

a) Ruido térmico o de Johnson:

Es una propiedad intrínseca de todos los tipos de resistores y se debe a la agitación térmica de los electrones libres en el resistor. Es ruido blanco y solo depende de:

• T: temperatura absoluta (°Kelvin)
• R: magnitud de la resistencia (Ohms)
• f2-f1: ancho de banda del equipo en que está instalado el resistor

b) Ruido de Granalla (shoot noise):

Se debe a la corriente que atraviesa al resistor, generando alteraciones aleatorias en el material constitutivo. Depende de:

• La forma constructiva (disminuye al aumentar el tamaño)
• La corriente
• La potencia máxima de trabajo
• La frecuencia en la banda constante f2-f1, baja con la frecuencia

2-2 Soldabilidad

Debido al sobrecalentamiento al soldar el resistor, se puede producir un cambio en el valor de su resistencia. Para disminuir el tiempo necesario de soldadura conviene:

• Limpiar las superficies a soldar
• Estañar los terminales

Tiempos típicos para 240°C son:

• 2 segundos para soldadura automática (por ola de estaño)
• 3-4 segundos para soldadura manual (depende de la masa del componente)

2-3 Valores Típicos

Los espaciamientos entre valores típicos aumentan en forma logarítmica. Según la tolerancia con que se trabaje, existirán más o menos valores típicos para cubrir todos los valores posibles. (Valores comerciales típicos – Estudiar)

2-4 Identificación

El valor resistivo normal y la tolerancia son identificados por cuatro anillos de color de acuerdo con la IEC-62 «Código de colores para resistores fijos». En resistores grandes suele imprimirse directamente el valor óhmico. (Tabla de valores)

2-5 Regímenes de Trabajo

a) Máxima Potencia:

Surge de los mecanismos de deterioro. Para una temperatura ambiente de 70°C, es aquella que durante 1000 horas de uso produce un apartamiento de resistencia nominal de 2 a 3%. Evidentemente, a mayor temperatura ambiente se degrada la capacidad de soportar máxima potencia.

b) Máxima Tensión:

En los resistores de carbón y de tipo metálico, la limitación se debe a inhomogeneidades (irregularidades) del material en las que pueden aparecer gradientes de tensión muy altas. Estos pueden producir calentamientos localizados muy intensos que generan destrucciones también localizadas. En los resistores de alambre, la limitación de tensión la da la máxima ddp (diferencia de potencial) entre vueltas contiguas.

c) Potencia Máxima para Régimen Pulsante:

En el caso de que la potencia aplicada sea pulsante y si el tiempo (ancho) activo del pulso es mucho menor que la constante de inercia térmica del resistor, la potencia máxima pico será: (Fórmula – Estudiar por las dudas). Esto es válido siempre y cuando la tensión pico que implique la potencia pico no supere la máxima tensión especificada para dicho resistor.

3. Circuito Equivalente

(Estudiar desde el código)

4. Efecto Pelicular

Existe una limitación en el diámetro de los alambres de los resistores que está dado por el «efecto skin». Relaciona, para un determinado diámetro, la máxima frecuencia de trabajo que no haga aumentar en más de 1% la resistencia respecto al valor en audiofrecuencia.

5. Influencia del Medio

El deterioro de un resistor suele medirse por la variación porcentual anual de su resistencia respecto de su valor original. El mecanismo de este estará dado por:

5-1 Temperatura

Existen 3 fuentes de temperatura que afectan al resistor:

1. La de la soldadura: altera en 0.5 a 2% el valor.
2. La temperatura ambiente: altera en un 1 a 5% el valor en el primer año.
3. El calor propio (efecto Joule) como elemento disipativo: se usa hasta el límite de alteración del 2% al 3%.

5-2 Humedad

:Uno de los efectos nocivos del calor es la formacion de grietas y aumento de la hidroscopicidad de los elementos protectores del resistor (pinturas, lacas,etc).Por alli penetra la humedad ambiente y llega al medio resistivo .La humedad actua de 2 formas:
1-En el almacenje corroe al medio resistivo (oxidacion)
2-En uso pero a potencias de disipacion muy bajas, osea que no se sequen solas, se produce un proceso electrolitico que genera corrosion activa mas rapida que la anterior.
6-resistores fijos:se subdividen en:
6-1 resistores de carbon:son los de uso mas comun hasta los 2w. segun su fabricacion se dividen en:
A)Resistores de barra de carbon:se fabrican de una mezcla de polvo de carbon y aglomerante, cuya proporcion da el valor resistivo. Los terminales va «empotrados´´ o soldados a los extremos previamente metalizados.A veces se protegen con una capa de resina o con tubos ceramicos.
Caracteristicas predominantes: -Alto ruido
-Gran variacion del valor de la resistencia con la diferencia del potencial.
B)Resistores de pelicula de carbon: En un cuerpo de ceramica de alta calidad se deposita una pelicula homogenea de carbono puro por la pirolisis de un hidrocarburo gaseoso.
los resistores con valores menores que 10 ohm poseen un film de niquel depositado por medio de un proceso electrolitico en lugar de la pelicula de carbono.
Capuchones de contacto de una aleacion especial se colocan a presion en las extremidades del cuerpo del resisitor.
A continuacion finos terminales de cobre electrolitico estañados, se sueldan a esos capuchones.
Para la obtension de toda la gama de valores resistivos, se trata un surco de conformacion helicoidal,de tal forma que el resistor propiamente dicho, se constituye en una pista helicoidal de carbono alrededor de un sustrato de ceramica. Por lo tanto, se utilizan simultaneamente, 2 procesos para la obtencion del valor resistivo requerido:
-alterando el espesor de la pelicula de carbono en el proceso de pirolisis.
-elijiendo un paso apropiado (osea longitud total de la pelicula de carbono) para el surco en helice.
Osea cuanto menor sea el espesor de la pelicula de carbono y menor el paso , mayor sera el valor resistivo.
Finalmente los resistores son cubiertos con 3 o mas capas de un barniz especial, color crema, para la proteccion electrica y ambiental.
Caracteristicas predominantes:
-menos ruido que las anteriores (resist. de barra de carbon).
-las resistencias dependen mucho del wataje.

6-2resistores metalicos: son fabricados muy recientemente pero de gran difusion (ventas) en el mercado. 

6-2 A)resistores de pelicula de oxido metalico: El espesor de la pelicula de oxido metalico sobre un tubo de vidrio o ceramica,fija el valor de su resistencia el cual tambien se ajusta agregando antimonio y mediante la fabricacion en forma de espiral.

Caracteristicas predominantes -terminacion mas prolijas son mas confiables.-estables frente a las variaciones de la temperatura.-bajo ruido.-se pueden usar hasta altas potencias de disipacion(hasta 500w).

6-2 B)Resistores de pelicula metalica:se fabrican por deposicion de aleaciones de niquel sobre un sustrato cilindrico ceramico. Su construccion fisica es similar a los resistores anteriores pero son aun mas precisos.

caracteristicas predominantes:-mas precisos que las anteriores.-larga vida util.-aplicables hasta altas potencias de disipacion.

6-2C)Resistores cermet (ceramica metal): Se fabrican aplicando una suspension organica de metal y vidrio molido sobre un sustrato de ceramica.Luego se somete a alta temperatura.La preparacion de la mezcla y su espesor fija el valor de la resistencia.

caracteristicas predominantes:-muy resistentes a la humedad.-muy resistentes a los agentes quimicos.-muy estables con el paso del tiempo.-muy resistentes a la temperatura.

6-3 Resistores de alambre: Son fabricados con alambres de aleaciones metalicas que poseen las siguientes propiedades:-alta resistividad.-bajo coeficiente de temperatura.-resistente a la corrosion.-ductilidad.-estabilidad en sus propiedadeselectricas.-alto punto de fusion.-bajo par termoelectrico con el cobre (que es el material de los terminales).

los alambres que mas usan son:-nicron.-constantan.-manganina.

6-3A) Resitores de de propositos generales:se fabrican en forma de bobinados hechos sobre tubos ceramicos o para aumentar el valor de la resistencia sin tener que aumentar el largo o el diametro del tubo ceramico, se utiliza al alambre prebobinado en forma de solenoide al aire. Existen 3 tipos de resistores de alambres de propositos generales.

6-. A)1:Bobinado al aire:disipan gran potencia por su eficiente refrigeracion y tienes laga vida utiil.

6-3A)2-Cubierto (el bobinado) con lacas: tienen mejor proteccion mecanica que los anteriores y razonables aislacion electrica.Deben trabajar a menores temperatura para proteger al aislante.

6-3A)3-Cubierto (el bobinado) con esmaltes vitrificados (al horno):Son totalmente inmunes a la humedad y operan hasta los 250°c, tienen muy buena proteccion mecanicay estabilidad quimica.

6-3B):Resistores de precision de alambre:Son los que utilizan en mediciones donde se requiere precision.Por ello se trata de suprimir los efectos capacitivos e inductivos.Los capacitivos se reducen dividiendoal resistor en varios sectores del tipo «multicapas en galletas´´.El efecto inductivo se reduce haciendo los sectores contiguos de bobinas en sentidos contrarios.

7-Potenciometros y reostatos:pueden clasificarse segun:-tipo de bobinados.-tipo de potencia.-tipo de composicion.

Existen 2 disposiciones:

En la fig12 el contacto movil esta mandado por un eje giratorio y se proveen terminales tanto para ambos extremos del elemento resistivo asi como para el eje giratorio. En la Fig 13 el contacto movil posee un movimiento rectilineo.

7-1A)Potenciometro del tipo de composicion de carbon:Se usa profusamente en comunicaciones y electronica en general a causa de su bajo costo, altos valores de resistencia alcanzable y sus excelentes caracteristicas en alta frecuencia. Para la fabricacion de la pista resistivo sobre lo que se desliza el contacto movil, se utilizan 2 tipos de elementos: 1-de resistencia de composicion de pelicula (se alcanzan valores de hasta 10Mohms)..2-moldeados

Para el 1: hasta 1W de disipacion, el cabon, el relleno y la mezcla aglutinante son aplicados en forma de pelicula sobre un anillo de material aislante, con un procedimiento especial para que en su superficie de contacto se produzca un minimo desgaste.

Para el 2: hasta 2W de disipacion, la composicion de carbon es moldeada sobre una base fenolica en forma de pelicula.El elemento de contacto es una escobilla de carbon, por lo tanto el contacto es de carbon

8-Resistores no lineales:Son los que no mantienen constante, la relacion entre la «V´´y la «I´´. la resistencia no lineal no mantiene la proporcionalidad, se aparta de ella.Las distintas clases de resitores no lineales son:

8-1A)ermistores (ptc y ntc):Estan fabricados con material semiconductor: una mezcla de oxidos de manganeso y niquel.Su resistencia varia con la temperatura.Esta caracteristica les otorga el nombre (termal resistor).

Comportamiento de los 2 tipos:-PTC:su resistencia aumenta con el aumento de la temperatura.-NTC:su resistencia disminuye con el aumento de la temperatura.

usos:-medicion de temperatura.-en electronica: compensacion de variaciones con la temperaturade otros componentes.

8-1B)Varistores(vdr):Se fabrican mediante junturas de semiconductores y metales.Su resistencia varia con la tension aplicada en sus bornes.La resistencia VDR disminuye con el aumento de la tension que se le aplica.

Existen 2 tipos: polarizados:no se puede invertir la polaridad de la tension aplicada

no polarizados: son reversibles. Se puede invertir la polaridad de la tension aplicada (se les puede aplicar tension alterna)

usos:-proteccion  contra sobre elevaciones bruscas de tension.

8-1 C) Fotorresistores(ldr): Estan fabricados con semiconductores encapsulados en vidrio o similar para dejar pasar la luz y que esta incide sobre el material semiconductor, generando electrones libres que provocan un cambio de su valor resistivo.Cuando incide luz, la resistencia disminuye sensiblemente. usos: medicion de intensidad de luz. -controles automaticos por ejemplo, detectar la interrupcion de un haz de luz.