Les résistances partagent la vedette avec les inducteurs et les condensateurs en tant qu'unités les plus basiques de l'ingénierie électrique. Ces composants passifs varient énormément en termes d'emballage, de coûts, de taille et de composition. Les tolérances de résistance basées sur la chaleur, la tension et la fréquence sont aussi radicalement différentes. De plus, différents types de résistances peuvent inclure différents niveaux de d'inductance et de capacitance parasites, et c'est à l'ingénieur de savoir quand il est possible d'économiser de l'argent en faisant un choix moins onéreux et quand cela est impossible.
Résistances en carbone
Les résistances en carbone et couche de carbone sont généralement emballées dans des conceptions classiques qui consistent en une forme cylindrique, des fils axiaux et un code à bande de couleur pour transmettre leurs spécifications. Les résistances à composition carbone utilisent un mélange de céramique en poudre et de carbone pour déterminer les valeurs de résistance. Aujourd'hui, bien qu'elles soient toujours très courantes, elles sont moins souvent utilisées en raison de leurs mauvaises tolérances et sont désormais souvent utilisées dans des applications à puissance supérieure.
Les résistances à couche de carbone sont construites sur une base en céramique sur laquelle une couche de carbone est déposée pendant le processus de fabrication. La résistance du composant fini est déterminée par l'épaisseur de la couche de carbone déposée, et aussi en découpant des sections en spirale de la couche de carbone, le cas échéant. Ces types de résistances présentent souvent une valeur de capacitance pouvant atteindre 1.0 pF. Si leurs résistances ont été modifiées par découpage en spirale comme il a été décrit, il peut y avoir également une inductance inhérente de plusieurs μH. Un des grands avantages des résistances en couche de carbone par rapport à l'ancienne composition de carbone est que, parce que le carbone est pur, beaucoup moins de bruit est produit, ce qui peut être un facteur essentiel dans beaucoup d'applications.
Résistances à couche épaisse et fine
Les résistances à couche épaisse consistent en une couche résistive, généralement de l'ordre de plusieurs dizaines de microns d'épaisseur, qui a été déposée sur une base de céramique. Elles ne sont pas chères à produire, et sont les résistances les plus utilisées aujourd'hui. La composition de la couche représente une zone active de développement pour les fabricants.
Les résistances à couche fine sont également construites sur une base de céramique, mais la ressemblance s'arrête là. L'élément résistif ici est une couche métallique de nichrome déposée sous vide sur la base. Le film résultant est environ 1 000 fois plus fin que la résistance à couche épaisse. Les résistances à couche fine sont plus onéreuses à produire que leurs homologues à couche épaisse, mais elles disposent d'une inductance et d'une capacitance parasites faibles, ainsi que d'excellents coefficients de température. Les résistances à couche épaisse sont physiquement plus solides, et peuvent être fabriquées pour supporter davantage de courant.
Les résistances à couche épaisse et fine sont disponibles dans des emballages similaires. Les choix incluent des paquets à montage en surface, des baies SIP, des baies DIP et des paquets à broches radiales. Les résistances à couche épaisse et ampérage élevé sont disponibles dans des paquets TO220 solides ou même avec des dissipateurs de chaleur montables sur châssis intégré.
La VTF285BX de Vishay, disponible auprès d'Arrow Electronics, est un exemple de série de baies de résistance à couche fine disponibles dans un paquet SIP. Les concepteurs peuvent utiliser une fiche technique, où ils remarqueront qu'ils peuvent commander un appareil à 3 broches comprenant deux résistances dans un paquet conçu pour servir de pont diviseur. Une variété d'autres options sont disponibles, dont un appareil à 8 broches incluant quatre résistances indépendantes.
Résistance à couche métallique et d'oxyde métallique
Les résistances d'oxyde métallique constituent un bon choix pour les applications comportant une exposition à des températures élevées. Elles peuvent supporter davantage de puissance que les autres résistances de taille similaire, et sont aussi hautement résistantes aux surtensions et surcharges. Cependant, voici certaines résistances en carbone relativement bruyantes.
Les résistances d'oxyde métallique sont construites en déposant une couche d'oxyde métallique sur une base de céramique. Elles sont souvent proposées dans des emballages similaires aux résistances en carbone et à couche de carbone. Leur résistance finale est déterminée par l'épaisseur de leur revêtement, et par leur découpe, qui s'obtient grâce à un découpage en spirale sur la longueur. Comme prévu, pour cette raison, les résistances d'oxyde métallique présentent une inductance relativement élevée. Ces résistances peuvent être dotées d'une tolérance de résistance très faible.
Les résistances à couche métallique peuvent être facilement confondues avec les résistances à couche fine. L'une des différences est que la valeur finale d'une résistance à couche métallique est déterminée par le découpage en spirale plutôt que par la gravure. Grâce à cette méthode, des tolérances de résistance plus faibles peuvent être atteintes. Les coefficients de température de résistance (TCR) sont excellents, et ces résistances sont adaptées à des utilisations pour lesquelles le bruit peut constituer un problème. En revanche, elles sont facilement endommagées par les surtensions.
Autres types de résistances
Les résistances bobinées sont conçues pour des puissances élevées, et sont souvent emballées avec des dissipateurs de chaleur, qui améliorent leur capacité inhérente à tolérer de hauts niveaux de chaleur. Les résistances de ces appareils varient peu en fonction de la température. Leur gros inconvénient, outre leur coût relativement élevé, est leur forte inductance, car elles sont fabriquées en bobines de fil. Le fait de bobiner le fil résistif d'avant en arrière sur le même chemin peut palier à cet inconvénient, d'une manière exactement opposée à celle grâce à laquelle une bobine de transformateur ou un électroaimant est fabriqué(e).
La valeur de résistance des bobinages peut être spécifiée à un degré élevé de précision inhabituel. Ces appareils peuvent être spécifiés pour dissiper jusqu'à quelques centaines de watts, et sont disponibles avec des résistances jusqu'à plusieurs centaines de milliers d'ohms.
La D225K100K d'OHMITE est un exemple de résistance bobinée. La fiche technique révèle que ce modèle particulier peut être utilisé en tant que diviseur de tension ou résistance réglable.
Les résistances à feuilles sont considérées comme celles ayant les meilleurs TCR et la meilleure précision de toutes les résistances disponibles à l'heure actuelle. Ces composants à faible bruit disposent également d'une très faible capacitance et d'une inductance nulle. L'élément d'une résistance est une feuille de nickel et de chrome, de plusieurs micromètres d'épaisseur, fixée à une base non-conductrice. Elle est ensuite découpée au laser pour atteindre exactement la résistance requise. Ces composants disposent de la meilleure stabilité de toutes les résistances disponibles. Contrairement à certains types de carbone, la valeur de résistance est remarquablement stable aux variations de tension.
Les résistances les plus fréquentes au monde
Cependant, la plupart des résistances utilisées aujourd'hui n'existent même pas en tant que composants séparés, car elles se trouvent au sein des IC. Dans un IC, les résistances ne sont pas ajoutées en tant que composants séparés ; à la place, elles sont souvent fabriquées, à l'instar des transistors et condensateurs. Si le nombre d'ohms souhaité est relativement bas, il est généralement formé dans une zone N en raison de la résistivité inférieure de cette dernière. À l'inverse, les résistances de valeur supérieure sont fabriquées dans des zones P, en raison de la résistivité supérieure de la région. Dans les deux cas, la valeur réelle de la résistance créée dépend de la profondeur, largueur et longueur de la diffusion, et de la quantité d'impuretés injectée.
Bien entendu, il n'existe probablement aucun autre endroit sur terre où l'espace est aussi haut de gamme que dans un IC. Ainsi, il existe différentes façons de fabriquer des résistances dans un IC, chaque méthode étant optimisée pour des situations spécifiques.