Проводники с высоким сопротивлением

В качестве материалов для этих проводников используются металлические сплавы. Они делятся на проводниковые резистивные, плёночные, материалы для термопара. Основные характеристики: удельное электрическое сопротивление (не менее 0,3 мОм на метр), температурный коэффициент ЭДС, зависимость сопротивления от температуры.

Манганин.

Пластичный сплав, состоящий из меди 85%, марганца 12% и никеля 3%. После изготовления спирали обжигают при температуре 600⁰С в течение 10 часов с медленным охлаждением.

Недостатки: окисляется, поэтому изолируется стеклом, но из-за этого имеет пониженную гибкость. Допускает прокатку до диаметра 0,2мм, применятся для изготовления высокоточных резисторов больших номиналов.

Константан.

Состав: медь около 60%. Никель до 40%, марганец 1,5%.

Основное положительное качество это постоянный коэффициент удельного сопротивления. Допустимая температура нагрева до 900⁰С для длительной работы 500⁰С. При контакте с медью образует высокую термо ЭДС и применяется для изготовления термопар.

Применение: для термостатов и гасящих резисторов. Широкого применения не находит из-за дороговизны никеля.

Нихром.

Нихром представляет собой твердый раствор никеля и хрома или тройные сплавы никель, хром и железо. Наличие железа делает сплав дешевле, улучшает обрабатываемость, но снижает нагревостойкость.

Применение: для изготовления резисторов, потенциометров, паяльников, печных нагревателей и плёночных резисторов в интегральных схемах.

Существуют хромоалюминиевые сплавы фехраль и хромаль. В отличие от нихрома они более хрупкие, поэтому из них изготавливают проволоку и ленту большого сечения. Применяют в нагревательных печах большой мощности. Эти сплавы значительно дешевле нихрома. Нихром варят электросваркой нержавеющими электродами.

Выводи из спирали должны изготавливаться из нержавеющей проволоки диаметром более 16мм.

Пленочные резистивные материалы.

Метало - плёночные материалы - это композиция из рения и вольфрама. В виде порошков наносится на изоляционные основания и защищает от внешних воздействий. Иногда применяется тантал, титан, хром, палладий и их сплавы.

Толщина плёнок от 1 до 10 мкм. Имеет высокое поверхностное сопротивление, низкий температурный коэффициент электросопротивления, мелко зернистую структуру, а при толщине пленки в несколько нанометров температурный коэффициент электросопротивления становится отрицательным.

Метало оксидные материалы.

Изготавливают резистивные плёнки, которые обладают высокой термостойкостью. Применяются материалы, изготовленные из двуокиси олова SnO₂. Эта пленка обладает хорошей акдезией и высокой кислотостойкостью.

Композиционные резистивные материалы.

Представляют собой механические смеси мелко диспресных порошков металлов и их соединений с органической или не органической связкой. Например: оксиды серебра, палладия, карбиды кремния, вольфрам и др. Связки - термореактивные полимеры, порошкообразное стекло не органические эмали.

Предельная рабочая температура пленок 150⁰С. Композиции, которые подвергаются спеканию, имеют термостойкость до 350⁰С.

К недостаткам относятся: повышенный уровень собственных шумов, зависимость сопротивления от частоты и старения при длительной нагрузке.

Материалы для термопар.

Термопары применяются как чистые металлы, так и сплавы с высоким электрическим сопротивлением. Материалы для термопар выбирают по параметрам: допустимой рабочей температуры спая, удельный коэффициент электрического сопротивления, температурный коэффициент удельного электрического сопротивления, коэффициент термо ЭДС.

Сплавы для изготовления термопар: копель, 44% никеля, 56% меди.

Сплав хромель: 10% хрома, 90% никеля.

Платина - радий: 90% платины, 10% радия.

Сплав алюмель: 95% никеля, 5% алюминий + олово + радий.

Легкоплавкие материалы с большим удельным сопротивлением.

Галлий - метал, который плавится при температуре 29,7⁰С. Применение: в полупроводниковой технике в качестве лидирующей добавки для германия.

Сплавы индия и галлия имеют температуру плавления ниже комнатной. Применяются в качестве жидких проводниковых материалов. Используются для жидких контактов и для герметизации корпусов микросхем.