Comme de nombreux composants électroniques, les résistances se présentent sous de nombreuses formes, tailles, capacités et types. Il existe également des différences dans les valeurs typiques pour le bruit de la résistance, les tolérances, la puissance nominale, le coefficient de température, le coefficient de tension, la réponse en fréquence, la taille et la fiabilité. Certaines résistances sont idéales dans certaines applications et une source de cauchemars de dépannage dans d'autres.
Dans ce guide, nous examinons les types de résistances et le cas d'utilisation respectif pour chacune.
Résistances à composition de carbone
Les résistances à composition de carbone étaient le type de résistance le plus courant en raison de leur faible coût et de leur fiabilité. Les résistances à composition de carbone utilisent un bloc solide de matériau composé de poudre de carbone, d'une céramique isolante et d'un matériau liant. La résistance est contrôlée en faisant varier le rapport entre le carbone et les matériaux de remplissage.
La composition du carbone dans la résistance est affectée par les conditions environnementales, en particulier l'humidité. Il a tendance à changer de résistance avec le temps. Pour cette raison, les résistances à composition de carbone ont une faible tolérance de résistance, généralement de seulement 5 %. Les résistances de composition en carbone sont également limitées à des puissances nominales allant jusqu'à 1 watt. Contrairement à leurs faibles tolérances et à leur faible puissance, les résistances à composition de carbone ont une bonne réponse en fréquence, ce qui les rend viables pour les applications à haute fréquence.
Résistances à couche de carbone
Les résistances à couche de carbone utilisent une fine couche de carbone au-dessus d'une tige isolante qui est coupée pour former un chemin résistif étroit et long. En contrôlant la longueur du chemin et sa largeur, la résistance peut être contrôlée avec précision avec des tolérances aussi serrées que 1 %.
Dans l'ensemble, les capacités d'une résistance à couche de carbone sont supérieures à celles d'une résistance à composition de carbone, avec des puissances nominales allant jusqu'à 5 watts et une stabilité améliorée. Cependant, la réponse en fréquence est pire en raison de l'inductance et de la capacité causées par le chemin résistif coupé dans le film.
Résistances à couche métallique
L'un des types de résistances axiales couramment utilisés aujourd'hui sont les résistances à film métallique. De construction similaire aux résistances à film de carbone, la principale différence découle de l'utilisation d'un alliage métallique comme matériau résistif plutôt que du carbone.
L'alliage métallique, généralement un alliage nickel-chrome, offre des tolérances de résistance plus strictes que les résistances à film de carbone avec des tolérances aussi strictes que 0,01 %. Les résistances à film métallique sont disponibles jusqu'à environ 35 watts. Cependant, les options de résistance commencent à diminuer au-dessus de 1 ou 2 watts.
Les résistances à film métallique sont à faible bruit. Ces résistances sont stables avec peu de changement de résistance en raison de la température et de la tension appliquée.
Résistances à couches épaisses
Les résistances à couches épaisses sont devenues populaires dans les années 1970 et sont encore aujourd'hui des résistances à montage en surface courantes. Ceux-ci sont fabriqués par un procédé de sérigraphie utilisant un composite conducteur de céramique et de verre en suspension dans un liquide. Une fois la résistance sérigraphiée, elle est cuite à haute température pour éliminer le liquide et faire fondre le composite céramique et verre.
Au départ, les résistances à couches épaisses avaient de mauvaises tolérances. Aujourd'hui, ceux-ci sont disponibles avec des tolérances aussi faibles que 0,1 % dans des boîtiers pouvant supporter jusqu'à 250 watts. Les résistances à couche épaisse ont un coefficient de température élevée, avec un changement de température de 100 degrés Celsius entraînant une variation de résistance allant jusqu'à 2,5 %.
Résistances à couches minces
Empruntant aux procédés des semi-conducteurs, les résistances à couches minces sont fabriquées par un procédé de dépôt sous vide appelé pulvérisation cathodique. La pulvérisation consiste à déposer une fine couche de matériau conducteur sur un substrat isolant. Cette fine couche est photogravée pour créer un motif résistif.
En contrôlant avec précision la quantité de matériau déposé et le motif résistif, des tolérances aussi serrées que 0,01 % peuvent être atteintes avec des résistances à couches minces. Les résistances à couches minces sont limitées à environ 2,5 watts et à des tensions inférieures à celles des autres types de résistances, mais sont des résistances stables. Il y a un prix pour la précision des résistances à couches minces, qui sont généralement deux fois plus chères que les résistances à couches épaisses.
Résistances bobinées
Les résistances les plus puissantes et les plus précises sont les résistances bobinées, qui sont rarement puissantes et précises à la fois. Les résistances bobinées sont fabriquées en enroulant un fil à haute résistance, généralement un alliage nickel-chrome, autour d'une bobine en céramique. En faisant varier le diamètre, la longueur, l'alliage du fil et le motif d'enroulement, les propriétés de la résistance bobinée peuvent être adaptées à l'application.
Les tolérances de résistance sont aussi serrées que 0,005 % pour les résistances bobinées de précision et peuvent être trouvées avec des puissances nominales allant jusqu'à environ 50 watts. Les résistances bobinées de puissance ont généralement des tolérances de 5 % ou 10 %, mais ont des puissances nominales de l'ordre du kilowatt.
Les résistances bobinées souffrent d'une inductance et d'une capacité élevées en raison de la nature de la construction, ce qui les limite aux applications à basse fréquence.
Potentiomètres
La variation d'un signal ou le réglage d'un circuit est une exigence courante pour les applications électroniques sensibles. Un moyen simple de régler manuellement un signal consiste à utiliser une résistance variable ou un potentiomètre. Les potentiomètres sont couramment utilisés pour les entrées utilisateur analogiques, telles que les commandes de volume. Les versions plus petites à montage en surface règlent ou calibrent un circuit sur un circuit imprimé avant d'être scellées et expédiées aux clients.
Les potentiomètres peuvent être des résistances variables multi-tours précises, mais sont souvent de simples dispositifs à un tour qui déplacent un essuie-glace le long d'un chemin de carbone conducteur pour faire passer la résistance de près de zéro à la valeur maximale.
Les potentiomètres ont généralement une faible puissance nominale, de faibles caractéristiques de bruit et une stabilité médiocre. Cependant, la possibilité de faire varier la résistance et d'ajuster un signal rend les potentiomètres inestimables dans de nombreuses conceptions de circuits et de prototypage.
Autres types de résistance
Comme pour la plupart des composants, plusieurs variantes de résistances spécialisées répondent à des besoins de niche. Plusieurs sont assez courants, y compris l'élément résistif dans l'ampoule à incandescence. D'autres variantes de résistances spécialisées incluent des éléments chauffants, des feuilles métalliques, des oxydes, des shunts, des cermets et des résistances de grille.
