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Tipos de Resistências

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Em função da tecnologia subjacente à sua construção e das aplicações visadas, as resistências podem ser agrupadas em três classes principais:

(i) resistências discretas, utilizadas para construir circuitos com componentes discretos em placas de circuito impresso ou de montagem;

(ii) resistências híbridas, utilizadas na construção de circuitos híbridos discreto-integrados;

(iii) resistências integradas, neste caso com dimensões micrométricas e utilizadas na realização de circuitos integrados em tecnologia de silício.

Este livro limita-se a estudar os grupos de resistências discretas e híbridas, deixando a cargo da disciplina Electrónica dos Sistemas Integrados a apresentação das múltiplas alternativas em matéria de resistências integradas.

Para além da tecnologia subjacente à sua construção, é comum classificar as resistências discretas em fixas, ajustáveis e variáveis. O valor nominal de uma resistência fixa é pré-estabelecido durante o processo de fabricação da mesma, ao passo que aquele relativo às resistências ajustáveis e variáveis pode ser alterado pelo utilizador. A distinção entre resistência ajustável e variável é mínima. Esta depende essencialmente da aplicação a que se destinam: as resistências ajustáveis são normalmente inacessíveis ao utilizador comum e são utilizadas no ajuste fino do desempenho dos circuitos, que em regra é feito imediatamente após a sua produção, ao passo que, pelo contrário, as resistências variáveis destinam-se a ser acessíveis ao utilizador comum e são usadas, por exemplo, no controlo do volume de som de um rádio, do brilho ou do contraste de um aparelho de televisão, etc.

Apesar da sua enorme variedade, as resistências discretas mais utilizadas na prática são as seguintes:

(i) as de carvão, na realidade de pasta de aglomerados de grafite;

(ii) as de película ou camada fina de material metálico ou de carvão;

(iii) as de fio metálico bobinado.

Para além das diferenças tecnológicas de construção, é comum utilizarem-se adjectivos como: resistências de montagem superficial (resistências de pequenas dimensões para montagem superficial sobre a placa de circuito impresso), redes ou agregados de resistências (encapsuladas em invólucros semelhantes aos dos circuitos integrados), resistências de potência, etc.

3.3.1 Resistências de Carvão

As resistências de carvão são construídas a partir de uma massa homogénea de grafite misturada com um elemento aglutinador. A massa é prensada com o formato desejado, encapsulada num invólucro isolante de material plástico e ligada ao exterior através de um material bom condutor. Na Figura 3.8 ilustram-se alguns detalhes relativos à construção deste tipo de resistências.

Figura 3.8 Aspectos tecnológicos da construção de uma resistência de carvão

O valor nominal de uma resistência de carvão é uma função das dimensões físicas e da percentagem, maior ou menor, de grafite utilizada no aglomerado (mais grafite é igual a menor resistência). As resistências de carvão existem numa gama muito variada de valores, designadamente no intervalo compreendido entre 2.7 W e 22 MW, e para diversos valores da potência máxima dissipável, tipicamente ¼ W, ½ W, 1 W e 2 W.

3.3.2 Resistências de Película ou Camada Fina

As resistências de película fina são construídas a partir da deposição de uma finíssima camada de carvão ou metal resistivo (níquel-crómio, óxido de estanho, etc.) sobre um corpo cilíndrico de material isolante. Nas resistências de menor valor absoluto, tipicamente inferiores a 10 kW, o material resistivo é depositado sob a forma de uma camada contínua que une os respectivos terminais de acesso (Figura 3.9.a), ao passo que nas de maior valor se adopta a solução de construir uma espiral de filme em torno do corpo cilíndrico (Figura 3.9.b). Em qualquer dos casos, a composição e a espessura da camada determinam o valor nominal da resistência eléctrica implementada. O corpo da resistência é constituído por um material isolante, em geral um material vítreo ou cerâmico, sendo o conjunto protegido do exterior através de uma tinta isolante. As resistências de película fina existem numa gama de valores nominais e de máxima potência dissipável muito variada. Por exemplo, as resistências de filme fino de carvão existem para os valores estandardizados de 1/10 W, ¼ W, 1/3 W, ½ W, 2/3 W, 1 W, 3/2 W e 2 W.

Figura 3.9 Aspectos tecnológicos da construção de uma resistência de película ou camada fina

3.3.3 Resistências Bobinadas

As resistências bobinadas são construídas a partir do enrolamento de um fio metálico resistivo em torno de um núcleo cilíndrico de material isolante (Figura 3.10.a). O material resistivo mais utilizado é o constantan, que consiste basicamente numa liga metálica de níquel, cobre e manganésio. Em alguns casos, as extremidades do fio bobinado são ligadas a braçadeiras que permitem a ligação e a fixação da resistência ao circuito. No que respeita ao isolamento, as resistências bobinadas podem ser esmaltadas, vitrificadas ou cimentadas, sendo em geral o conjunto protegido mecanicamente do exterior por um invólucro de material cerâmico selado com silicone (Figura 3.10.b). As resistências de fio bobinado são comercializadas em gamas de valores nominais inferiores a 100 kW, cobrindo no entanto uma gama de máxima potência dissipável razoavelmente elevada (tipicamente até uma a duas dezenas de watt). Existem resistências bobinadas cujas dimensões vão desde alguns milímetros até vários centímetros.

Figura 3.10 Aspectos tecnológicos da construção de uma resistência de fio bobinado

3.3.4 Resistências Híbridas de Filme Espesso e de Filme Fino

As resistências de filme espesso e de filme fino são utilizadas na realização de circuitos híbridos discreto-integrados. As resistências deste tipo são construídas por deposição de uma fita de material resistivo sobre um substrato isolante (alumina, magnesia, quartzo, vidro, safira, etc.), fitas cuja espessura é da ordem das dezenas de mm na tecnologia de filme espesso e inferior ao mm (até algumas dezenas de angstrom) no caso das tecnologias de filme fino. Os materiais resistivos mais utilizados são os compostos de ruténio, irídio, e rénio, no caso das resistências de filme espesso, e o níquel crómio, o nitrato de tântalo e o dióxido de estanho no caso das de filme fino. Em face das aplicações a que se destinam, a dimensão deste tipo de resistências é relativamente reduzida (da ordem do milímetro), intermédia entre aquelas características dos componentes discretos e integrados. Existem também resistências de filme espesso encapsuladas em suportes semelhantes aos utilizados para os circuitos integrados, disponibilizando neste caso um conjunto variado de resistências independentes ou com terminais comuns.

Na Figura 3.11 ilustra-se um conjunto variado de resistências fixas actualmente existentes no mercado.

Figura 3.11 Algumas resistências fixas actualmente existentes no mercado

3.3.5 Resistências Ajustáveis e Variáveis

As resistências ajustáveis e variáveis, também designadas por reóstatos, potenciómetros ou, em adaptação da designação em língua inglesa, trimmers, são utilizadas em aplicações nas quais se exige a afinação ou a variação continuada do valor nominal de uma resistência. Exemplos da aplicação de resistências variáveis são o controlo do volume de som de um rádio, o controlo do brilho ou contraste de um monitor TV, o ajuste do período de oscilação em circuitos temporizadores, etc. Na Figura 3.12 representa-se o símbolo, o esquema de ligações e um croqui do mecanismo de controlo utilizado. Existem resistências com controlo por tubo rotativo, manípulo ou ranhura, com escala linear ou logarítmica, simples ou em tandem, multivoltas ou de volta única, de carvão ou de metal, encapsuladas ou desprotegidas, etc. Na base da Figura 3.12 encontrará algumas das soluções actualmente comercializadas.

Figura 3.12 Algumas resistências variáveis e ajustáveis actualmente disponíveis

3.3.6 Características Técnicas das Resistências

A selecção e utilização de resistências em circuitos nos quais a precisão é um dos factores decisivos do desempenho, deve ser acompanhada de precauções técnicas, quanto:

(i) à tolerância do valor nominal e à sua estabilidade em função das condições de armazenamento e de funcionamento (por exemplo, as resistências mais estáveis são as de fio bobinado, seguindo-se-lhes, por ordem, as de película fina metálica, de carvão e as aglomeradas);

(ii) à potência máxima dissipável;

(iii) ao coeficiente de temperatura;

(iv) à tensão máxima aos terminais;

(v) ao ruído de fundo;

(vi) à gama de frequências recomendada, fora da qual se tornam significativas as capacidades e as indutâncias parasitas associadas, seja ao corpo, seja aos terminais de acesso;

(vii) à linearidade.

A não consideração de algumas destas características, em particular a tolerância, a máxima potência dissipável e o coeficiente de temperatura, pode conduzir a desempenhos bastante diferentes daqueles previstos no projecto.