ตัวต้านทาน SMD — ชนิด พารามิเตอร์ และคุณลักษณะ

ตัวต้านทานเป็นองค์ประกอบที่มีความต้านทานบางชนิด ใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และวิศวกรรมไฟฟ้าเพื่อจำกัดกระแสหรือรับแรงดันไฟฟ้าที่ต้องการ (เช่น ใช้ตัวแบ่งความต้านทาน) ตัวต้านทาน SMD เป็นตัวต้านทานแบบยึดกับพื้นผิว หรืออีกนัยหนึ่งคือตัวต้านทานแบบยึดกับพื้นผิว

ลักษณะสำคัญของตัวต้านทานคือค่าความต้านทานที่ระบุซึ่งวัดเป็นโอห์ม และขึ้นอยู่กับความหนา ความยาว และวัสดุของชั้นตัวต้านทาน ตลอดจนการกระจายกำลัง

ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่ติดตั้งบนพื้นผิวมีความโดดเด่นด้วยขนาดที่เล็กเนื่องจากไม่มีขั้วต่อการเชื่อมต่อแบบคลาสสิก รายการติดตั้งจำนวนมากมีสายไฟยาว

ก่อนหน้านี้เมื่อประกอบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ พวกเขาเชื่อมต่อส่วนประกอบของวงจรเข้าด้วยกัน (การประกอบแบบบานพับ) หรือส่งผ่านแผงวงจรพิมพ์เข้าไปในรูที่เกี่ยวข้อง โครงสร้าง ข้อสรุปหรือการติดต่อของพวกเขาจะทำในรูปแบบของแผ่นโลหะบนร่างกายขององค์ประกอบในกรณีของไมโครเซอร์กิตและทรานซิสเตอร์แบบยึดพื้นผิว ส่วนประกอบจะมี "ขา" ที่สั้นและแข็ง

ลักษณะสำคัญอย่างหนึ่งของตัวต้านทาน SMD คือขนาดของมัน นี่คือความยาวและความกว้างของกล่อง ตามพารามิเตอร์เหล่านี้ องค์ประกอบจะถูกเลือกที่สอดคล้องกับเลย์เอาต์ของบอร์ด โดยปกติแล้ว ขนาดในเอกสารจะเขียนในรูปแบบย่อด้วยตัวเลขสี่หลัก โดยที่ตัวเลขสองหลักแรกระบุความยาวขององค์ประกอบเป็น มม. และอักขระคู่ที่สองระบุความกว้างเป็น มม. อย่างไรก็ตาม ในความเป็นจริง ขนาดอาจแตกต่างจากเครื่องหมาย ขึ้นอยู่กับประเภทและชุดขององค์ประกอบ

ขนาดทั่วไปของตัวต้านทาน SMD และพารามิเตอร์

 รูปที่ 1 — การกำหนดสำหรับการถอดรหัสขนาดมาตรฐาน

1. ตัวต้านทาน SMD 0201:

L = 0.6 มม. กว้าง = 0.3 มม. สูง = 0.23 มม. L1 = 0.13 ม.

• ช่วงพิกัด: 0 โอห์ม, 1 โอห์ม — 30 MΩ

• ค่าเบี่ยงเบนที่อนุญาตจากค่าเล็กน้อย: 1% (F); 5% (ญ)

• กำลังไฟ: 0.05W

• แรงดันไฟฟ้าที่ใช้งาน: 15V

• แรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่อนุญาต: 50 V

• ช่วงอุณหภูมิการทำงาน: –55 — +125 °C

2. ตัวต้านทาน SMD 0402:

L = 1.0 มม. กว้าง = 0.5 มม. H = 0.35 มม. L1 = 0.25 มม.

• ช่วงพิกัด: 0 โอห์ม, 1 โอห์ม — 30 MΩ

• ค่าเบี่ยงเบนที่อนุญาตจากค่าเล็กน้อย: 1% (F); 5% (ญ)

• กำลังไฟ: 0.062W

• แรงดันไฟฟ้าที่ใช้งาน: 50V

• แรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่อนุญาต: 100 V

• ช่วงอุณหภูมิการทำงาน: –55 — +125 °C

3. ตัวต้านทาน SMD 0603:

L = 1.6 มม. กว้าง = 0.8 มม. H = 0.45 มม. L1 = 0.3 มม.

• ช่วงพิกัด: 0 โอห์ม, 1 โอห์ม — 30 MΩ

• ค่าเบี่ยงเบนที่อนุญาตจากค่าเล็กน้อย: 1% (F); 5% (ญ)

• กำลังไฟฟ้าที่กำหนด: 0.1W

• แรงดันไฟฟ้าที่ใช้งาน: 50V

• แรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่อนุญาต: 100 V

• ช่วงอุณหภูมิการทำงาน: –55 — +125 °C

4. ตัวต้านทาน SMD 0805:

L = 2.0 มม. กว้าง = 1.2 มม. สูง = 0.4 มม.; L1 = 0.4 มม.

• ช่วงพิกัด: 0 โอห์ม, 1 โอห์ม — 30 MΩ

• ค่าเบี่ยงเบนที่อนุญาตจากค่าเล็กน้อย: 1% (F); 5% (ญ)

• กำลังไฟ: 0.125W

• แรงดันไฟฟ้าที่ใช้งาน: 150V

• แรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่อนุญาต: 200 V

• ช่วงอุณหภูมิการทำงาน: –55 — +125 °C

5. ตัวต้านทาน SMD 1206:

L = 3.2 มม. กว้าง = 1.6 มม. H = 0.5 มม. L1 = 0.5 มม.

• ช่วงพิกัด: 0 โอห์ม, 1 โอห์ม — 30 MΩ

• ค่าเบี่ยงเบนที่อนุญาตจากค่าเล็กน้อย: 1% (F); 5% (ญ)

• กำลังไฟฟ้าที่กำหนด: 0.25W

• แรงดันไฟฟ้าที่ใช้งาน: 200V

• แรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่อนุญาต: 400 V

• ช่วงอุณหภูมิการทำงาน: –55 — +125 °C

6. ตัวต้านทาน SMD 2010:

L = 5.0 มม. กว้าง = 2.5 มม. H = 0.55 มม. L1 = 0.5 มม.

• ช่วงพิกัด: 0 โอห์ม, 1 โอห์ม — 30 MΩ

• ค่าเบี่ยงเบนที่อนุญาตจากค่าเล็กน้อย: 1% (F); 5% (ญ)

• กำลังไฟฟ้าที่กำหนด: 0.75W

• แรงดันไฟฟ้าที่ใช้งาน: 200V

• แรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่อนุญาต: 400 V

• ช่วงอุณหภูมิการทำงาน: –55 — +125 °C

7. ตัวต้านทาน SMD 2512:

L = 6.35 มม. กว้าง = 3.2 มม. H = 0.55 มม. L1 = 0.5 มม.

• ช่วงพิกัด: 0 โอห์ม, 1 โอห์ม — 30 MΩ

• ค่าเบี่ยงเบนที่อนุญาตจากค่าเล็กน้อย: 1% (F); 5% (ญ)

• กำลังไฟฟ้าที่กำหนด: 1W

• แรงดันไฟฟ้าที่ใช้งาน: 200V

• แรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่อนุญาต: 400 V

• ช่วงอุณหภูมิการทำงาน: –55 — +125 °C

อย่างที่คุณเห็น เมื่อขนาดของตัวต้านทานชิปเพิ่มขึ้น การกระจายพลังงานเล็กน้อยจะเพิ่มขึ้นในตารางด้านล่าง การพึ่งพานี้จะแสดงให้เห็นชัดเจนยิ่งขึ้น เช่นเดียวกับมิติทางเรขาคณิตของตัวต้านทานประเภทอื่นๆ:

ตารางที่ 1 — การทำเครื่องหมายของตัวต้านทาน SMD

ขึ้นอยู่กับขนาด อาจใช้เครื่องหมายจัดอันดับตัวต้านทานหนึ่งในสามประเภท เครื่องหมายมีสามประเภท:

1. ด้วยตัวเลข 3 หลัก ในกรณีนี้ สองตัวแรกหมายถึงจำนวนโอห์ม และเลขศูนย์ตัวสุดท้าย นี่คือวิธีกำหนดตัวต้านทานของซีรี่ส์ E-24 โดยมีค่าเบี่ยงเบนจากค่าเล็กน้อย (ค่าเผื่อ) 1 หรือ 5% ขนาดมาตรฐานของตัวต้านทานที่มีเครื่องหมายนี้คือ 0603, 0805 และ 1206 ตัวอย่างของเครื่องหมายดังกล่าว: 101 = 100 = 100 โอห์ม

รูปที่ 2 เป็นภาพของตัวต้านทาน SMD ที่มีค่าเล็กน้อย 10,000 โอห์ม หรือที่เรียกว่า 10 กิโลโอห์ม

 2. ด้วย 4 ตัวอักษร ในกรณีนี้ ตัวเลข 3 หลักแรกระบุจำนวนโอห์ม และตัวเลขสุดท้ายคือจำนวนศูนย์ นี่คือวิธีอธิบายตัวต้านทานของซีรี่ส์ E-96 ที่มีขนาดมาตรฐาน 0805, 1206 หากมีตัวอักษร R อยู่ในเครื่องหมายแสดงว่ามีบทบาทเป็นเครื่องหมายจุลภาคที่แยกตัวเลขทั้งหมดออกจากเศษส่วน ดังนั้นเครื่องหมาย 4402 จึงหมายถึง 44,000 โอห์มหรือ 44 กิโลโอห์ม

รูปที่ 3 — รูปภาพของตัวต้านทาน SMD 44 kΩ

3. การทำเครื่องหมายด้วยอักขระ 3 ตัวผสมกัน ได้แก่ ตัวเลขและตัวอักษร ในกรณีนี้ อักขระ 2 ตัวแรกคือตัวเลขที่ระบุรหัสค่าความต้านทานในหน่วยโอห์ม เครื่องหมายที่สามเป็นตัวคูณ ดังนั้น ตัวต้านทานขนาดมาตรฐาน 0603 จึงถูกทำเครื่องหมายจากตัวต้านทานซีรีส์ E-96 ที่มีค่าความคลาดเคลื่อน 1% การแปลตัวอักษรเป็นปัจจัยดำเนินการตามลำดับต่อไปนี้: S = 10 ^ -2; R = 10^-1; ข = 10; ค = 10^2; D = 10^3; จ = 104; F = 10^5.

การถอดรหัสรหัส (อักขระสองตัวแรก) ดำเนินการตามตารางที่แสดงด้านล่าง

ตารางที่ 2 — รหัสถอดรหัสสำหรับการทำเครื่องหมายตัวต้านทาน SMD

รูปที่ 4 — ตัวต้านทานที่มีเครื่องหมายสามหลัก 10C หากคุณใช้ตารางและจำนวนปัจจัยที่กำหนด 10 คือ 124 โอห์ม และ C คือตัวประกอบของ 10 ^ 2 ซึ่งเท่ากับ 12 400 โอห์มหรือ 12.4 กิโลโอห์ม

พารามิเตอร์หลักของตัวต้านทาน

ในตัวต้านทานในอุดมคติจะพิจารณาเฉพาะความต้านทานเท่านั้น ในความเป็นจริง สถานการณ์แตกต่างกัน — ตัวต้านทานยังมีส่วนประกอบอุปนัย-คาปาซิทีฟแบบกาฝากด้านล่างนี้เป็นตัวเลือกหนึ่งสำหรับวงจรตัวต้านทานที่เทียบเท่า:

รูปที่ 5 — วงจรตัวต้านทานสมมูล

ดังที่คุณเห็นในแผนภาพ มีทั้งตัวเก็บประจุ (ตัวเก็บประจุ) และตัวเหนี่ยวนำ การปรากฏตัวของพวกเขาเกิดจากการที่ตัวนำแต่ละตัวมีความเหนี่ยวนำที่แน่นอนและกลุ่มตัวนำมีความจุของกาฝาก ในตัวต้านทาน สิ่งเหล่านี้เกี่ยวข้องกับตำแหน่งของชั้นตัวต้านทานและการออกแบบ

พารามิเตอร์เหล่านี้มักไม่นำมาพิจารณาในวงจรไฟฟ้ากระแสตรงและความถี่ต่ำ แต่อาจมีอิทธิพลอย่างมากในวงจรส่งสัญญาณวิทยุความถี่สูงและในการจ่ายไฟแบบสวิตชิ่ง ซึ่งกระแสไหลด้วยความถี่ตั้งแต่สิบถึงหลายร้อยกิโลเฮิรตซ์ ในวงจรดังกล่าว ส่วนประกอบของกาฝากในเนื้อของสายไฟที่ไม่เหมาะสมของเส้นทางนำไฟฟ้าของแผงวงจรพิมพ์อาจทำให้ไม่สามารถทำงานได้

ดังนั้น ความเหนี่ยวนำและความจุจึงเป็นองค์ประกอบที่ส่งผลต่ออิมพีแดนซ์และขอบของกระแสและแรงดันเป็นฟังก์ชันของความถี่ สิ่งที่ดีที่สุดในแง่ของลักษณะความถี่คือส่วนประกอบที่ยึดกับพื้นผิว เนื่องจากมีขนาดเล็กเหมือนกันทุกประการ

รูปที่ 6 — กราฟแสดงอัตราส่วนของความต้านทานรวมของตัวต้านทานต่อความต้านทานที่ใช้งานที่ความถี่ต่างๆ

อิมพีแดนซ์มีทั้งตัวต้านทานแบบแอกทีฟและตัวเหนี่ยวนำแบบปรสิตและตัวรีแอกแตนซ์แบบเก็บประจุ กราฟแสดงอิมพีแดนซ์ที่ลดลงพร้อมกับความถี่ที่เพิ่มขึ้น

การออกแบบตัวต้านทาน

ตัวต้านทานแบบยึดกับพื้นผิวมีราคาไม่แพงและสะดวกสำหรับการประกอบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์โดยอัตโนมัติบนสายพานลำเลียง อย่างไรก็ตาม มันไม่ง่ายอย่างที่คิด

รูปที่ 7 — โครงสร้างภายในของตัวต้านทาน SMD

ตัวต้านทานขึ้นอยู่กับพื้นผิวของ Al2O3 — อะลูมิเนียมออกไซด์มันเป็นอิเล็กทริกที่ดีและวัสดุที่มีการนำความร้อนที่ดีซึ่งมีความสำคัญเท่าเทียมกันเนื่องจากในระหว่างการใช้งานพลังงานทั้งหมดของตัวต้านทานจะถูกปล่อยออกสู่ความร้อน

ในฐานะที่เป็นชั้นต้านทาน จะใช้โลหะบางหรือฟิล์มออกไซด์ เช่น โครเมียม รูทีเนียมไดออกไซด์ (ดังแสดงในภาพด้านบน) คุณลักษณะของตัวต้านทานขึ้นอยู่กับวัสดุที่ใช้ประกอบฟิล์มนี้ ชั้นตัวต้านทานของตัวต้านทานแต่ละชนิดเป็นฟิล์มที่มีความหนาไม่เกิน 10 ไมครอน ทำจากวัสดุที่มีค่า TCR (สัมประสิทธิ์อุณหภูมิของความต้านทาน) ต่ำ ซึ่งให้เสถียรภาพต่ออุณหภูมิสูง ของพารามิเตอร์และความเป็นไปได้ในการสร้างองค์ประกอบที่มีความแม่นยำสูง ตัวอย่างของวัสดุดังกล่าวคือค่าคงที่ แต่การจัดอันดับของตัวต้านทานดังกล่าวไม่ค่อยเกิน 100 โอห์ม

แผ่นตัวต้านทานเกิดจากชุดของเลเยอร์ ชั้นสัมผัสด้านในทำจากวัสดุราคาแพง เช่น เงินหรือแพลเลเดียม ตัวกลางทำจากนิกเกิล และด้านนอกเป็นตะกั่วดีบุก การออกแบบนี้เกิดจากความต้องการให้การยึดเกาะสูง (การเกาะตัวกัน) ของเลเยอร์ ความน่าเชื่อถือของผู้ติดต่อและเสียงรบกวนขึ้นอยู่กับพวกเขา

เพื่อลดส่วนประกอบของปรสิต พวกเขามาถึงวิธีแก้ปัญหาทางเทคโนโลยีต่อไปนี้เมื่อสร้างชั้นต้านทาน:

รูปที่ 8 — รูปร่างของชั้นตัวต้านทาน

การติดตั้งองค์ประกอบดังกล่าวดำเนินการในเตาเผาและในการประชุมเชิงปฏิบัติการด้านวิทยุสมัครเล่นโดยใช้หัวแร้งนั่นคือกระแสลมร้อน ดังนั้นในระหว่างการผลิตจึงให้ความสนใจกับเส้นโค้งอุณหภูมิของการทำความร้อนและความเย็น

รูปที่ 9 — เส้นโค้งความร้อนและความเย็นเมื่อบัดกรีตัวต้านทาน SMD

ข้อสรุป

การใช้ชิ้นส่วนที่ติดตั้งบนพื้นผิวมีผลดีต่อน้ำหนักและขนาดของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ตลอดจนลักษณะความถี่ของชิ้นส่วน อุตสาหกรรมสมัยใหม่สร้างองค์ประกอบทั่วไปส่วนใหญ่ในการออกแบบ SMD รวมถึง: ตัวต้านทาน, ตัวเก็บประจุ, ไดโอด, LED, ทรานซิสเตอร์, ไทริสเตอร์, วงจรรวม