I resistori condividono la scena insieme agli induttori e ai condensatori poiché sono moduli indispensabili nell'ingegneristica elettrica. Questi componenti passivi variano moltissimo in confezione, costi, dimensione e materiale di composizione. Anche le tolleranze della resistenza basate su calore, tensione e frequenza sono ampiamente diverse. Inoltre, i vari tipi di resistori presentano tantissimi livelli diversi di induttanza e capacità parassite; dunque sta all'ingegnere capire quando è possibile risparmiare effettuando una scelta meno costosa e quando non lo è.
Resistori a carbone
I resistori a impasto di carbone e i resistori a strato di carbone presentano in genere la consueta forma cilindrica, i conduttori assiali e un codice a bande di colore per il convogliamento delle specifiche. I resistori a impasto di carbone utilizzano una miscela di ceramica e carbone in polvere per determinare i valori della resistenza. Sebbene ancora molto diffusi, oggi vengono utilizzati meno spesso a causa delle loro tolleranze relativamente scarse e vengono impiegati più spesso in applicazioni di più elevata potenza.
I resistori a strato di carbone sono realizzati con una base in ceramica su cui viene depositato uno strato di carbone durante il processo di produzione. La resistenza del componente finito è determinata dallo spessore dello strato di carbone depositato e anche dall'intaglio appropriato delle sezioni a spirale dello strato di carbone. Questi tipi di resistori presentano spesso un valore della capacità fino a 1,0 pF. Se la resistenza viene modificata dal taglio della spirale come descritto, potrebbe essere presente anche un'induttanza intrinseca di diversi μH. Grazie all'utilizzo di carbone puro, un grande vantaggio offerto dai resistori a strato di carbone rispetto alla gamma a impasto di carbone è la considerevole riduzione del rumore prodotto, fattore affatto trascurabile in molte applicazioni.
Resistori a strato spesso e sottile
I resistori a strato spesso sono caratterizzati da uno strato resistivo, il cui spessore è in genere di decine di micron, che viene deposto su una base in ceramica. Economici da produrre, sono attualmente i resistori più utilizzati. La composizione dello strato è un'area attiva di sviluppo per i produttori.
Anche i resistori a strato sottile sono realizzati a partire da una base in ceramica, ma questa è l'unica caratteristica in comune. In questo caso, l'elemento resistivo è uno strato metallico di nichel cromo che viene depositato a vuoto sulla base. Lo strato risultante è circa 1.000 volte più sottile di quello dei resistori a strato spesso. La produzione dei resistori a strato sottile è molto costosa in confronto a quella dei resistori a strato spesso, ma presentano induzione e capacità parassite scarse e coefficienti di temperatura eccellenti. I resistori a strato spesso sono fisicamente più robusti e possono essere realizzati per gestire più corrente.
I resistori a strato spesso e sottile sono disponibili in confezione simile. Le scelte comprendono confezioni per il montaggio su superficie, array SIP, array DIP e confezioni con conduttore radiale. I resistori a strato spesso ad alto amperaggio sono disponibili nelle robuste confezioni TO220 o anche con dissipatori di calore integrati montabili su chassis.
Vishay VTF285BX, di Arrow Electronics, è un esempio di serie di array di resistore a strato sottile disponibile in una confezione SIP. Come descritto nella scheda dati utilizzabile dai progettisti, è possibile ordinare un dispositivo a 3 pin che include due resistori in un'unica confezione, progettato per fungere da partitore di rapporto. È disponibile un'ampia gamma di opzioni, incluso un dispositivo a 8 pin per l'allocazione di quattro resistori indipendenti.
Resistori a strato di ossido di metallo e di metallo
I resistori a stato di ossido di metallo sono una buona soluzione per le applicazioni in cui può esserci esposizione ad alte temperature. Sono in grado di gestire più potenza di altri resistori di dimensioni simili e sono anche altamente resistenti a sovracorrenti e sovraccarichi. Tuttavia, come alcuni resistori a carbone, sono relativamente rumorosi.
I resistori a strato di ossido di metallo vengono realizzati depositando uno strato di ossido di metallo su una base in ceramica. Sono spesso disponibili in confezioni simili ai resistori a impasto di carbone e a strato di carbone. La resistenza finale è determinata dallo spessore del rivestimento e dalla rifinitura che viene effettuata praticando un taglio a spirale in tutta la lunghezza del resistore. Per questo motivo, come previsto, i resistori a strato di ossido di metallo presentano un'induttanza relativamente alta. Questi resistori possono essere caratterizzati da limitatissima tolleranza della resistenza.
I resistori a strato di metallo vengono facilmente confusi con i resistori a strato sottile. La differenza è data dal valore della resistenza finale, che nel caso dei resistori a strato di metallo è determinata dal taglio a spirale piuttosto che dall'incisione. Con questo metodo, è possibile ottenere tolleranze della resistenza più limitate. I coefficienti di temperatura di resistenza (TCR, Temperature Coefficients of Resistance) sono eccellenti e questi resistori sono particolarmente appropriati per le applicazioni in cui il rumore può essere un problema. Tuttavia, vengono facilmente danneggiati dalle sovracorrenti.
Altri tipi di resistori
I resistori con filo avvolto sono ideali per applicazioni di elevata potenza e spesso la relativa confezione prevede dissipatori di calore che migliorano la capacità intrinseca di tollerare alti livelli di calore. Le resistenze di questi dispositivi variano leggermente con la temperatura. Il loro grande svantaggio, a parte il costo relativamente alto, è l'alta induttanza dovuta alle bobine di filo di cui sono costituiti. L'avvolgimento e lo srotolamento del cablaggio resistivo sullo stesso percorso può produrre un miglioramento, in modo esattamente opposto a quello in cui viene realizzata una bobina di trasformatore o costruito un elettromagnete.
Il valore della resistenza dei resistori con filo avvolto può essere un insolito alto grado di precisione. Questi dispositivi sono in grado di dissipare fino ad alcune centinaia di watt e sono disponibili con resistenze fino a diverse centinaia di migliaia di Ohm.
D225K100K di OHMITE è un esempio di resistore con filo avvolto. Nella scheda dati è specificato che questo particolare modello può essere utilizzato come partitore di tensione o come resistore regolabile.
I resistori con lamina sono considerati quelli con i valori di TCR e precisione migliori rispetto a tutti gli altri resistori attualmente disponibili. Questi componenti a rumorosità ridotta presentano anche bassissima capacità e nessuna induttanza. L'elemento di resistenza di un resistore con lamina è un foglio di nichel e cromo, di alcuni micrometri di spessore, fissato a una base non conduttiva. La successiva rifinitura al laser consente di ottenere esattamente la resistenza necessaria. A questi componenti è stata riconosciuta la migliore stabilità di tutti i resistori attualmente disponibili. A differenza di alcuni tipi a carbone, il valore della resistenza è straordinariamente stabile rispetto alla tensione.
I resistori più diffusi a livello globale
Tuttavia, la maggior parte dei resistori attualmente utilizzati non sono parti distinte, ma risiedono incorporati all'interno dei circuiti integrati. In un circuito integrato (IC, Integrated Circuit), i resistori non vengono aggiunti come parti distinte, ma vengono spesso prodotti con il circuito integrato, come accade per i transistor e i condensatori. Se la quantità di Ohm desiderata è relativamente bassa, vengono in genere situati in una regione N, dove la resistività è inferiore. Al contrario, i resistori di valore più alto vengono collocati nelle regioni P, dove la resistività è maggiore. In entrambi i casi, il valore effettivo del resistore creato viene controllato considerando il grado di diffusione, la larghezza e la lunghezza della diffusione e la quantità di impurità immesse.
Probabilmente non vi sono altri luoghi sulla terra in cui lo spazio è un fattore tanto importante come all'interno di un circuito integrato. Pertanto, esistono tante diverse modalità per realizzare i resistori all'interno dei circuiti integrati e ognuna di esse è ottimizzata per situazioni specifiche.