Resistencias

Desde el punto de vista de vista de la resistividad , podemos encontrar materiales conductores (no presentan ninguna oposición al paso de la corriente eléctrica), aislantes (no permiten el flujo de corriente), y resistivos (que presentan cierta resistencia). Dentro de este último grupo se situan las resistencias.

Las resistencias son componentes eléctricos pasivos en los que la tensión instantánea aplicada es proporcional a la intensidad de corriente que circula por ellos. Su unidad de medida es el ohmio (Ω).

Se pueden dividir en tres grupos:
Resistencias lineales fijas: su valor de resistencia es constante y está predeterminado por el fabricante.
Resistencias variables: su valor de resistencia puede variar dentro de unos límites.
Resistencias no lineales: su valor de resistencia varia de forma no lineal dependiendo de distintas magnitudes fisicas (temperatura, luminosidad, etc.).
CLASIFICACIÓN DE RESISTENCIAS LINEALES

La clasificación de estas resistencias se puede hacer en base a los materiales utilizados para su construcción, basicamente mezclas de carbón o grafitos y materiales o aleaciones metálicas. También se pueden distinguir distintos tipos atendiendo a caracteristicas constructivas y geométricas. Una clasificación sería la siguiente:

DE CARBÓN:
-Aglomeradas:
-De capa.
METÁLICAS:
-De capa.
-De película.
-Bobinadas.

RESISTENCIAS DE CARBÓN

Es el tipo más utilizado y el material base en su construcción es el carbón o grafito. Son de pequeño tamaño y baja disipación de potencia. Según el proceso de fabricación y su constitucion interna, podemos distinguir:
RESISTENCIAS AGLOMERADAS

También se conocen con el nombre de “composición”, debido a su constitución: una mezcla de carbón, materia aislante, y resina aglomerante. Variando el porcentaje de estos componentes se obtienen los distintos valores de resistencias.

Entre sus características se puede destacar:
-Robustez macánica y eléctrica (sobrecarga).
-Bajos coeficientes de tensión y temperatura.
-Elevado nivel de ruido.
-Considerables derivas.
RESISTENCIAS DE CAPA DE CARBÓN

En este tipo de resistencias, la fabricación está basada en el deposito de la composición resistiva sobre un cuerpo tubular formado por materiales vítreos cerámicos.

Como características más importantes:
-Elevado coeficiente de temperatura.
-Soportan mal las sobrecargas.
-Ruido y coeficiente de tensión prácticamente nulos.
-Mayor precisión y menores derivas que las aglomeradas:

RESISTENCIAS METÁLICAS

Estas resistencias están constituidas por metales, oxidos y aleaciones metálicas como material base. Según el proceso de fabricación y aplicación a la que se destinan podemos distinguir:
RESISTENCIAS DE CAPA METÁLICA

Están constituidas por un soporte que puede ser de pirex, vidrio, cuarzo o porcelana, sobre el que se depositan capas por reducción quimica para el caso de óxidos metálicos o por vaprización al vacío para metales o aleaciones metálicas. Los óxidos más utilizados son de estaño, antimonio e indio, como metales y aleaciones de oro, platino, indio y paladio dentro del grupo de metales preciosos.

Estos componentes tienen una gran estabilidad y precisión y un bajo nivel de ruido por lo que suelen ser utilizadas en aplicaciones exigentes.

Entre sus caracteristicas más importantes:
-Rangos reducidos de potencia y tensión.
-Estrechas tolerancias y elevada estabilidad.
-Bajo coeficiente de temperatura y altas temperaturas de funcionamiento.
-Reducido nivel de ruido.
RESISTENCIAS DE PELÍCULA METÁLICA

La diferencia fundamental con las anteriores está en las técnicas de fabricación utilizadas, mediante las cuales se han conseguido integrar redes de resistencias. Los materiales base usados en su fabricación y los cuerpos soporte son los característicos de las resistencias metálicas, a excepcion de los óxidos metálicos. Dentro de este tipo también podemos diferenciar dos tipos: de película delgada y de película gruesa, diferenciandose en las características constructivas.

Las principales ventajas de estas resistencias radica en su reducido tamaño, y sobretodo en la disponibilidad de redes de resistencias como componente integrado. A pesar de su reducido margen de potencia, inferior a 1/2 W, las ventajas respecto a las resistencias discreta se pueden resumir en:

-Coste menor para un mismo número de resistencias.
-Reducción del cableado, peso y espacio en el circuito.
-Tolerancias más ajustadas.
-Características generales de las unidades integradas muy similares y valores nominales prácticamente idénticos.
-Posibilidad de obtención de valores óhmicos distintos en función de la configuración interna y el número de resistencias integradas.
Esta última posibilidad está ligada al tipo de encapsulado en que se presenta la red. En la práctica los más comunes que se nos presentan son:
-Tipo SIL, disposición de terminales en una linea, usada también para algunos tipos de conectores.
-Tipo DIL, característica de los encapsulados de circuitos integrados.
RESISTENCIAS BOBINADAS

En este tipo se emplean como soportes núcleos cerámicos y vítreos, y como materiales resistivos metales o aleaciones en forma de hilos o cintas de una determinada resistividad, que son bobinados sobre los núcleos soporte.

Generalmente se suele hacer una subdivisión de este tipo en bobinadas de potencia y bobinadas de precisión, según la aplicación a la que se destinan.

Como características genrales se pueden destacar las siguientes:
-Gran disipación de potencias y elevadas temperaturas de trabajo.
-Elevada precisión, variación con la temperatura y baja tensión de ruido.
-Considerables efectos inductivos.
-Construcción robusta.
Las resistencias bobinadas se pueden incluir en algunos de los modelos comerciales siguientes: hilo descubierto, esmaltadas, vitrificadas,y aisladas.
CLASIFICACIÓN DE RESISTENCIAS VARIABLES

Los materiales usados para la fabricación de estas resistencias suelen ser los mismos que los utilizados para las resistencias fijas, es decir, mezclas de carbón y grafito, metales y aleaciones metálicas. La diferencia fundamental, a parte de las aplicaciones, está en los aspectos constructivos. Tomando este criterio podemos hacer la siguiente clasificación:

DE CAPA:
-Carbón.
-Metálica.
-Cermet.
BOBINADAS:
-Pequeña disipación.
-Potencia.
-Precision.

RESISTENCIAS VARIABLES DE CAPA

CAPA DE CARBÓN

Están constituidas por carbón coloidal (negro de humo), mezclado en proporciones adecuadas con baquelita y plastificantes.

Bajo estas características podemos encontrarnos con:

Potenciómetros de carbón:
-Valores de resistencias entre 50 y 10M óhmios.
-Tolerancias del +/- 10% y +/- 20%.
-Potencias de hasta 2W.
-Formatos de desplazamiento giratorio y longitudinal, con encapsulado simple, doble resistencia o con interruptor incorporado.
Trimmers de carbón:
-Valores usuales entre 100 y 2M óhmios.
-Potencia de 0,25W.
-Pequeñas dimensiones y bajo coste.
CAPA METÁLICA

Las capas de estos tipos de resistencias están formadas en base a mezclas de óxidos de estaño y antimonio depositadas sobre un soporte de vídrio generalmente. El cursor, como en las de capa de carbón, suele ser de aleaciones de cobre y oro o plata, tomando los terminales de salida en contactos metalizados practicados sobre la capa. Basicamente nos encontraremos con potenciómetros.

Como características importantes:
-Bajas tolerancias: +/- 5%, +/- 2%, +/- 1%.
-Potencias desde 0,25W a 4W.
-Muy bajo ruido de fondo.
-Buena linealidad:0,05%.
CAPA TIPO CERMET

La capa está constituida por por mezcla aglomerada de materiales vítreos y metales nobles, depositada sobre un substrato de cerámica. Las principales aplicaciones son para ajustes con lo que nos vamos a encontrar fundamentalmente con trimmers.

Sus características principales:
-Valores desde 10 a 2M óhmios.
-Potencias entre 0,5 y 2W.
-Elevada precisión en modelos multivuelta.
-Muy buena linealidad y resolución.

RESISTENCIAS VARIABLES BOBINADAS

PEQUEÑA DISIPACIÓN

La constitución de este tipo de resistencias es muy parecida a la de las resistencias bobinadas fijas. Suelen usar los mismos materiales, aleaciones Ni-Cu para pequeños valores de resistencia, y Ni-Cr para valores altos. Su principal aplicación es la limitación de corriente en circuitos serie, por lo que se pueden denominar reostatos, aunque la potencia que pueden aguantar no es muy elevada, por lo que también los encontraremos en aplicaciones como potenciometros.

Caracteristicas:
-Valores desde 50 hasta 50K óhmios.
-Tolerancias entre +/-10% y +/-5%.
-Potencia nominal entre 0,5 y 8W.
-Ruido de fondo despreciable.
BOBINADAS DE POTENCIA

Se pueden comparar a los modelos vitrificados de alta precisión de las resistencias fijas. Este tipo de resistencias son las que realmente se denominan reostatos, capaces de disipar elevadas potencias aplicadas como limitadores de corriente.

Entre sus características podemos destacar:
-Valores desde 1 a 2,5K óhmios para potencias de hasta 50W, hasta 5K óhmios para 100W, y hasta 10K óhmios para 250W.
-Tolerancias del +/-10%, y +/-5%.
-Potencias nominales entre 25W y 1KW.
-Máxima temperatura de funcionamiento en torno a los 200ºC.
BOBINADAS DE PRECISIÓN

En este tipo se usan aleaciones metálicas de pequeña resistividad (Au-Ag) en lugar de aumentar el diametro del hilo y así conseguir pequeños valores con reducidas dimensiones. Por sus aplicaciones, a este tipo se les suele denominar trimmers bobinados.

Sus características principales:
-Valores resistivos de 5 a 100K óhmios.
-Tolerancias del +/-5% y +/-1%.
-Disipación de potencia de 0,75 a 1,5W.
-Linealidad comprendida entre +/-1% y +/-0,15%.
-Resolucion del orden de 0,001.
-Modelos multivuelta y simples.
RESISTENCIAS LINEALES FIJAS

Estos componentes de dos terminales presentan un valor nominal de resistencia constante (determinado por el fabricante), y un comportamiento lineal.
Características técnicas

Estas son las especificaciones técnicas más importantes que podemos encontrar en las hojas de características que nos suministra el fabricante:

Resistencia nominal (Rn): es el valor óhmico que se espera que tenga el componente.

Toleancia: es el margen de valores que rodean a la resistencia nominal y en el que se encuentra el valor real de la resistencia. Se expresa en tanto por ciento sobre el valor nominal.

Los valores de resistencia nominal y tolerancia estan normalizados a través de la norma UNE 20 531 79 de tal forma que disponemos de una gama de valores y sus correspondientes tolerancias (series de valores normalizados y tolerancias para resistencias) a las que tenemos que acogernos a la hora de elegir la resistencia necesitada.

Potencia nominal (Pn): es la potencia (en vatios) que la resistencia puede disipar sin deteriorarse a la temperatura nominal de funcionamiento.

Tensión nominal (Vn): es la tensión continua que se corresponde con la resistencia y potencia nominal.

Intensidad nominal (In): es la intensidad continua que se corresponde con la resistencia y potencia nominal.

Tensión máxima de funcionamiento (Vmax): es la máxima tensión continua o alterna eficaz que el dispositivo no puede sobrepasar de forma continua a la temperatura nominal de funcionamiento.

Temperatura nominal (Tn): es la temperatura ambiente a la que se define la potencia nominal.

Temperatura máxima de funcionamiento (Tmax): es la máxima temperatura ambiente en la que el dispositivo puede trabajar sin deteriorarse. La disipación de una resistencia disminuye a medida que aumenta la temperatura ambiente en la que está trabajando.

Coeficiente de temperatura (Ct): es la variación del valor de la resistencia con la temperatura.

Coeficiente de tensión (Cv): es la variación relativa del valor de la resistencia respecto al cambio de tensión que la ha provocado.

Estabilidad, derivas: representa la variación relativa del valor de la resistencia por motivos operativos, ambientales, peroidos largos de funcionamiento, o por el propio funcionamiento.

Ruido: se debe a señal (o señales) que acompañan a la señal de interés y que provoca pequeñas variaciones de tensión.

RESISTENCIAS NO LINEALES

Estas resistencias se caracterizan porque su valor ohmico, que varía de forma no lineal, es función de distintas magnitudes físicas como puede ser la temperatura, tensión, luz, campos magnéticos,etc.. Así estas resistencias están consideradas como sensores.

Entre las más comunes podemos destacar las siguientes:
-Termistores o resistencias NTC y PTC. En ellas la resistencia es función de la temperatura.
-Varistores o resistencias VDR. En ellas la resistencia es función de la tensión.
-Fotoresistencias o resistencias LDR. En estas últimas la resistencia es función de la luz.

TERMISTORES

En estas resistencias, cuyo valor ohmico cambia con la temperatura, además de las características típicas en resistencias lineales fijas como valor nominal, potencia nominal, tolerancia, etc., que son similares para los termistores, hemos de destacar otras:

Resistencia nominal: en estos componentes este parámetro se define para una temperatura ambiente de 25ºC:

Autocalentamiento: este fenómeno produce cambios en el valor de la resistencia al pasar una coriiente eléctrica a su traves. Hemos de tener en cuenta que tambien se puede producir por una variación en la temperatura ambiente.

Factor de disipación térmica: es la potencia necesaria para elevar su temperatura en 1ºC. Dentra de los termistores podemos destacar dos grupos: NTC y PTC.
RESISTENCIAS NTC

Esta resistencia se caracteriza por su disminución del valor resistivo a medida que aumenta la temperatura, por tanto presenta un coeficiente de temperatura negativo.
Entre sus caracteristicas se pueden destacar: resistencia nominal de 10 ohmios a 2M, potencias entre 1 microvatio y 35W, coeficiente de temperatura de -1 a -10% por ºC; y entre sus aplicaciones: regulación, compensación y medidas de temperaturas, estabilización de tensión, alarmas, etc.
RESISTENCIAS PTC

Estas, s diferencia de las anteriores, tiene un coeficiente de temperatura positivo, de forma que su resistencia aumentará como consecuencia del aumento de la temperatura (aunque esto sólo se da en un margen de temperaturas).

VARISTORES

Estos dispositivos (tambien llamados VDR) experimentan una disminución en su valor de resistencia a medida que aumenta la tensión aplicada en sus extremos. A diferencia de lo que ocure con las NTC y PTC la variación se produce de una forma instantánea.
Las aplicaciones más importantes de este componente se encuentran en: protección contra sobretensiones, regulación de tensión y supresión de transitorios.

FOTORESISTENCIAS

Estas resistencias, también conocidas como LDR, se caracteriza por su disminución de resistencia a medida que aumenta la luz que incide sobre ellas.
Las principales apicaciones de estos componentes: controles de ilumnación, control de circuitos con relés, en alarmas, etc..
RESISTENCIAS VARIABLES

Estas resistencias pueden variar su valor dentro de unos límites. Para ello se les ha añadido un tercer terminal unido a un contacto movil que puede desplazarse sobre el elemento resistivo proporcionando variaciones en el valor de la resistencia. Este tercer terminal puede tener un desplazamiento angular (giratorio) o longitudinal (deslizante).

Segun su función en el circuito estas resistencias se denominan:
Potenciómetros: se aplican en circuitos donde la variación de resistencia la efectua el usario desde el exterior (controles de audio, video, etc.).
Trimmers, o resistencias ajustables: se diferencian de las anteriores en que su ajuste es definitivo en el circuito donde van aplicadas. Su acceso está limitado al personal técnico (controles de ganancia, polarización, etc.).
Reostatos: son resistencias variables en las que uno de sus terminales extremos está electricamente anulado. Tanto en un potenciómetro como un trimmer, al dejar unos de sus terminales extremos al aire, su comportamiento será el de un reostato, aunque estos están diseñados para soportar grandes corrientes.
Características técnicas

Estas son las especificaciones técnicas más importantes que podemos encontrar en las hojas de características que nos suministra el fabricante:

Recorrido mecánico: es el desplazamiento que limitan los puntos de parada del cursor (puntos extremos).

Recorrido eléctrico: es la parte del desplazamiento que proporcionan cambios en el valor de la resistencia. Suele coincidir con el recorrido mecánico.

Resistencia nominal (R_n): valor esperado de resistencia variable entre los límites del recorrido eléctrico.

Resistencia residual de fin de pista (r_f): resistencia comprendida entre el límite superior del recorrido eléctrico del cursor y el contacto B (ver figura).

Resistencia residual de principio de pista (r_d): valor de resisiencia comprendida entre límite inferior del recorrido eléctrico y el contacto A (ver figura).

Resistencia total (R_t): resistencia entre los terminales fijos A o A’ y B, sin tener en cuenta la conexión del cursor e incluyendo la tolerancia. Aunque a efectos practicos se considera igual al valor nominal (R_t=R_n).

Resistencia de contacto (r_c): resistencia que presenta el cursor entre su terminal de conexión externo y el punto de contacto interno (suele despreciarse, al igual que r_d y r_f).

Temperatura nominal de funcionamiento (T_n): es la temperatura ambiente a la cual se define la disipación nominal.

Temperatura máxima de funcionamiento (T_max): máxima temperatura ambiente en la que puede ser utilizada la resistencia.

Potencia nominal (P_n): máxima potencia que puede disipar el dispositivo en servicio continuo y a la temperatura nominal de funcionamiento.

Tensión máxima de funcionamiento (V_max): máxima tensión continua ( o alterna eficaz) que se puede aplicar a la resistencia entre los terminales extremos en servicio continuo, a la temperatura nominal de funcionamiento.

Resolución: cantidad mínima de resistencia que se puede obtener entre el cursor y un extremo al desplazar (o girar) el cursor. Suele expresarse en % en tensión, en resistencia, o resolución angular.

Leyes de variación: es la característica que particulariza la variación de la resistencia respecto al desplazamiento del cursor. Las más comunes son la ley de variación lineal, y la logarítmica (positiva y negativa):

Linealidad o conformidad: indica el grado de acercamiento a la ley de variación teórica que caracteriza su comportamiento, y es la máxima variación de resistencia real que se puede producir respecto al valor total (nominal) de la resistencia.

RESISTENCIAS LINEALES FIJAS

Estos componentes de dos terminales presentan un valor nominal de resistencia constante (determinado por el fabricante), y un comportamiento lineal.

Características técnicas

Estas son las especificaciones técnicas más importantes que podemos encontrar en las hojas de características que nos suministra el fabricante:

Resistencia nominal (R_n): es el valor óhmico que se espera que tenga el componente.

Toleancia: es el margen de valores que rodean a la resistencia nominal y en el que se encuentra el valor real de la resistencia. Se expresa en tanto por ciento sobre el valor nominal.

Los valores de resistencia nominal y tolerancia estan normalizados a través de la norma UNE 20 531 79 de tal forma que disponemos de una gama de valores y sus correspondientes tolerancias (series de valores normalizados y tolerancias para resistencias) a las que tenemos que acogernos a la hora de elegir la resistencia necesitada.

Potencia nominal (P_n): es la potencia (en vatios) que la resistencia puede disipar sin deteriorarse a la temperatura nominal de funcionamiento.

Tensión nominal (V_n): es la tensión continua que se corresponde con la resistencia y potencia nominal.

Intensidad nominal (I_n): es la intensidad continua que se corresponde con la resistencia y potencia nominal.

Tensión máxima de funcionamiento (V_max): es la máxima tensión continua o alterna eficaz que el dispositivo no puede sobrepasar de forma continua a la temperatura nominal de funcionamiento.

Temperatura nominal (T_n): es la temperatura ambiente a la que se define la potencia nominal.

Temperatura máxima de funcionamiento (T_max): es la máxima temperatura ambiente en la que el dispositivo puede trabajar sin deteriorarse. La disipación de una resistencia disminuye a medida que aumenta la temperatura ambiente en la que está trabajando.

Coeficiente de temperatura (C_t): es la variación del valor de la resistencia con la temperatura.

Coeficiente de tensión (C_v): es la variación relativa del valor de la resistencia respecto al cambio de tensión que la ha provocado.

Estabilidad, derivas: representa la variación relativa del valor de la resistencia por motivos operativos, ambientales, peroidos largos de funcionamiento, o por el propio funcionamiento.

Ruido: se debe a señal (o señales) que acompañan a la señal de interés y que provoca pequeñas variaciones de tensión.

VALORES TÍPICOS DE LAS CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS PARA DISTINTOS TIPOS DE RESISTENCIAS LINEALES FIJAS

SERIE DE VALORES NORMALIZADOS Y TOLERANCIAS PARA RESISTENCIAS

En la siguiente tabla se muestra la tolerancia de cada serie (las series más utilizadas son las E6, E12, y E24):

Los valores normalizados de resistencias se muestran a continuación, TABLA 1 para valores correspondidos entre 1 y 3,24, y TABLA 2 entre 3,28 y 9,88.

A partir de estos se puede obtener cualquier resistencia, así para el valor 9,88 obtendriamos resistencias de 0,98Ω, 9,88Ω, 98,8Ω, 988Ω, 9,8KΩ, etc.