Qu’est-ce qu’une résistance fixe ?
Une résistance fixe est une résistance électrique dont la valeur de résistance est fixe et ne peut être modifiée.
Une résistance est un élément du circuit qui contrôle la valeur du courant. Si la résistance du circuit était de 0 Ω, le circuit serait court-circuité et un courant important circulerait. Pour éviter cela, la résistance est insérée entre les résistances pour contrôler le courant approprié.
Les résistances comprennent les résistances variables, dont la valeur de résistance peut être modifiée librement, et les résistances fixes, dont la valeur de résistance peut être ajustée.
Utilisations des résistances fixes
Les résistances fixes sont des éléments de base utilisés dans tous les circuits électroniques et ont une grande variété d’utilisations. Parmi les utilisations spécifiques, on peut citer :
- Limitation du courant dans les circuits électroniques.
- Diviseur de tension.
- Détection des valeurs de courant.
- Résistances pull-up et pull-down pour fixer la tension des signaux numériques.
- Circuits de filtrage actif en combinaison avec des condensateurs et des amplificateurs opérationnels.
- Protection des circuits en cas de surtensions dues à la foudre et autres courants d’appel.
Principe des résistances fixes
Lorsque le courant passe à travers une résistance, les électrons entrent en collision à plusieurs reprises avec les atomes de l’élément résistif. Chaque collision réduit la vitesse de déplacement des électrons, ce qui entraîne une diminution du nombre d’électrons traversant la résistance en un temps donné. Le nombre d’électrons qui passent par unité de temps est la valeur du courant, de sorte que les collisions avec l’élément résistif sont l’essence même de la résistance.
De plus, lorsque les électrons entrent en collision avec des atomes, une partie de l’énergie des électrons est convertie en chaleur, c’est-à-dire en chaleur Joule. Entre le courant qui traverse une résistance fixe, la tension appliquée et la valeur de la résistance, on établit la “loi d’Ohm : tension = courant x résistance”. Sur cette base, lors de la conception d’un circuit, une résistance fixes avec une valeur de résistance appropriée est sélectionnée en fonction de la tension appliquée et de la valeur du courant.
Lorsque le courant traverse une résistance fixe, une différence de potentiel est générée aux deux extrémités de la résistance, et la puissance calculée comme la valeur du courant x la différence de potentiel est consommée sous forme de chaleur Joule. Si cette consommation d’énergie est excessive, la résistance risque de griller, il faut donc être prudent.
Les spécifications des résistances fixes précisent la puissance nominale, qui est “la valeur maximale de la puissance qui peut être consommée en continu”. Les résistances fixes sont généralement utilisées à 50 % ou moins de la puissance nominale, mais le choix des composants doit se faire en fonction de celle-ci.
Types de résistances fixes
Les résistances fixes peuvent être classées dans les trois types suivants en termes de structure.
1. Type à fil
Les résistances fixes avec fils de connexion sont reliées aux électrodes aux deux extrémités de la résistance et sont conçues pour être soudées en faisant passer les fils de connexion à travers les trous d’une carte de circuit imprimé. En fonction du matériau de l’élément résistif, les résistances peuvent être classées dans les types suivants
Résistances à film de carbone
Résistances dont le carbone est collé à la surface de la porcelaine ou d’autres matériaux en tant qu’élément résistif, également connues sous le nom de résistances au carbone. La surface de la porcelaine présente des rainures en spirale et la valeur de la résistance est réglée en faisant varier la largeur et la longueur de ces rainures.
En raison de leur faible coût, elles sont largement utilisées dans les circuits généraux, mais elles présentent une grande erreur de résistance, le produit habituel ayant une précision d’environ 5 % de la valeur nominale de la résistance. Elles sont également inférieures aux éléments résistifs métalliques en termes de génération de bruit.
Résistances à film métallique
Résistance dont l’élément résistif métallique est formé à la surface de la porcelaine. Il en existe deux types : le type à couche épaisse, dans lequel une pâte d’élément résistif est frittée, et le type à couche mince, dans lequel l’élément résistif est déposé. Les types à couche épaisse se caractérisent par une petite erreur de résistance d’environ 1 %, tandis que les types à couche mince sont encore plus précis, certains revendiquant une erreur de 0,05 %.
Elles sont utilisées dans les appareils de mesure et les produits audio, où des valeurs de résistance précises sont requises.
Résistances à film d’oxyde métallique
Ces résistances sont constituées d’un oxyde métallique, tel que l’oxyde d’étain, formé à la surface de la porcelaine en tant qu’élément résistif. Elles ont une excellente résistance à la chaleur et peuvent supporter une puissance relativement élevée, c’est pourquoi elles sont principalement utilisées dans les circuits de puissance moyenne tels que les alimentations.
Résistances à film métal-glaçure
Ces résistances utilisent un mélange de métal, d’oxyde métallique et de verre comme élément résistif et ont une structure de film épais avec des caractéristiques stables et sont résistantes aux changements environnementaux. Elles présentent également une excellente résistance à la corrosion. Cet élément résistif est utilisé non seulement dans les résistances au plomb, mais aussi dans les résistances à puce.
2. Type de montage en surface
Les types à montage en surface sans fil de plomb sont destinés au montage en surface. Cette méthode de montage des composants sur la surface d’une carte peut réduire l’espace de la carte et a donc été activement utilisée dans l’équipement électronique où la miniaturisation était initialement requise, mais les composants montés en surface sont désormais monnaie courante.
D’un point de vue structurel, les résistances de type montage en surface peuvent être classées en deux types : les résistances à puce rectangulaires et les résistances à puce cylindriques.
Les résistances rectangulaires à puce
rectangulaires utilisent un glaçage métallique comme élément résistif.
Puce cylindrique
A l’origine, il s’agissait d’une résistance à fil de plomb dont le fil de plomb avait été enlevé. Ces résistances sont aujourd’hui dotées d’un élément résistif à film de carbone ou à film métallique.
Les résistances de type cylindrique ont été les premières à devenir populaires en tant que résistances de type montage en surface, mais en raison de leur facilité d’utilisation dans le processus de soudage, les résistances à puce rectangulaire sont maintenant largement utilisées.
3. Résistances bobinées
Une résistance à fil enroulé est un élément résistif, un fil métallique enroulé en forme de spirale. La structure d’un fil métallique uniforme enroulé avec une longueur fixe permet de régler la valeur de la résistance avec une grande précision et de fournir une grande capacité de puissance. En sélectionnant l’élément résistif de manière appropriée, il est possible de supprimer la variation de la valeur de résistance due au changement de température.
Toutefois, en raison de la structure de son enroulement, il présente des caractéristiques d’inductance de bobine en relation avec le courant alternatif, et plus la fréquence est élevée, plus l’impédance est grande, ce qui se traduit par un courant plus faible. Cette caractéristique a un effet négatif dans la gamme des hautes fréquences, c’est pourquoi un enroulement non inductif peut être utilisé pour éviter cela.
Résistances à gaine métallique
Indique qu’il s’agit d’une résistance à enveloppe métallique. Il s’agit d’une résistance à fil enroulé avec une gaine métallique. Comme elles sont destinées à être utilisées dans des circuits de forte puissance, certaines sont dotées d’un dissipateur thermique ou d’ailettes de dissipation de la chaleur afin de lutter contre la production de chaleur.
Résistances émaillées
Un fil métallique servant d’élément résistif est enroulé autour d’un noyau fait de porcelaine ou d’un matériau similaire, et une couche d’émail est appliquée pour le protéger. En raison de leur résistance à la chaleur, ces résistances sont utilisées dans des utilisations où la production de chaleur par la résistance est inévitable.
Par ailleurs, l’émail est un glaçage vitreux cuit à haute température sur la surface de matériaux métalliques tels que le fer, l’aluminium et l’acier inoxydable.
Résistances en ciment
Résistance à fil logée dans un boîtier en porcelaine et recouverte de ciment. Une structure similaire est parfois utilisée pour les résistances à film d’oxyde. Le ciment assure une protection solide, ce qui les rend extrêmement résistantes à la chaleur et aux vibrations. Utilisée pour les circuits de forte puissance.