Qué es una resistencia y clasificación de resistencias

Introducción

Todos los materiales físicos obstaculizan en algún grado la circulación de la corriente eléctrica. Ciertos materiales, como el cobre, ofrecen poca resistencia a la circulación de la corriente; por razón se dice que el cobre es un conductor, o bien un material que tiene una despreciable. Otros materiales, como la cerámica, que ofrecen una resistencia sumamente altas a la circulación de la corriente se denominan aislante.

 En circuitos eléctricos y electrónicos existe la necesidad de materiales con valores específicos de resistencia entre la de los  y los aisladores. Estos materiales se denominan resistores y sus valores de resistencia se expresan en ohms (cuyo símbolo se representa por la letra griega omega  Ω.

Historia

Los primeros orígenes de los fundamentos de la resistencia fue gracias al físico alemán Georg  Simon Ohm, quien descubrió el principio que ahora lleva su nombre.

¿Qué es una resistencia?

Un resistor es un componente cuya función principal es la de oponerse al paso de la corriente eléctrica, o la de generar calor y es el componente que más se usa en la electrónica y la electrotecnia.

Los hay de los tamaños más diversos, desde un metro de altura y de fundición de hierro, para freno de trenes y tranvías, hasta los de tamaño microscópicos de los circuitos integrados. Hay resistores de alambre, de carbón macizo, de carbón depositado en superficies, de materiales, y de materiales solidas y liquidas. Los resistores más comunes en circuitos de tamaño intermedio, son los de carbón.
Un resistor se caracteriza por su resistencia, por la tensión máxima que se le puede aplicar sin que salten chispas entre sus extremos, por la potencia que puede disipar sin destruirse, y sin exceder la temperatura permitida por el diseño, por la precisión (o tolerancia) del valor de la resistencia, y por su valoración con la temperatura.

Clasificación de resistencias

Las resistencias se clasifican, según su construcción, en fijas, variables y ajustable. Su denominación básica es, demás, consecuencia del elemento resistivo en sí, que puede ser una composición de carbón, una película depositada o un bobinado.

Resistores fijos

Resistores fijos los resistores fijos se fabrican de acuerdo con cuatro tipos básicos:
1.       Composición de carbón
2.       Película de metal
3.       Película de carbón
4.       Alambre devanado
Los resistores también pueden clasificarse en términos de su tolerancia:
1.       Uso general: con una tolerancia del 5% o mayor
2.       Semiprecision: con una tolerancia entre el 1 y el 5%
3.       Precisión: con una tolera rancia entre 0.5 y 1%
4.       Ultraprecisión: con tolerancia mejores que el 0.5%
Composición de carbón
El resistor de composición de carbón es probablemente el  resistor fijo más utilizado en circuitos discretos. Se encuentran resistores de composición con valores de resistencia desde 1Ω hasta 100MΩ y con potencias nominales típicas que van de 1/8 a 2 W. Su coeficiente de temperatura es alto (superior a las 500 ppm/ *C), y su costo es bajo. 
Película de metal

Los resistores de película de metal se encuentran disponibles como componentes con tipo de película delgada y gruesa. Dentro de la categoría de película gruesa se encuentra el oxido de estaño, el esmalte metálico, el carnet y los resistores de película voluminosa.  En esta sección se considera cada uno de estos tipos.

Película delgada

El elemento resistivo en resistores de película delgada es constituido por un espesor de película de orden de una millonésima de pulgada. (Una película gruesa, tienes un espesor mayor de una millonésima de pulgada.) Por lo común, la película delgada se deposita sobre un sustrato de cerámica al alto vacio; la técnica se denomina depósito al vacio. Dentro de los metales empleados para depósito se incluyen el níquel y el cromo. Algunas de las características de los resistores de película delgada son: una escala resistiva que va desde 10Ω Hasta 1 MΩ; tolerancia superior al 0.5%. TCR menor que 25 ppm/°C, potencia nominal hasta los 5 W; y bajo ruido.

Oxido de estaño

El oxido de estaño, en forma de vapor, normalmente se deposita sobre un sustrato de cerámica a alta temperatura. El vapor reacciona con el sustrato, previamente calentando y da como resultados una película resistiva compacta. Alguna de las características de los resistores  de oxido de estaño  son las siguientes: escala resistiva que va desde unos cuantos ohm hasta 2.5 MΩ, tolerancia superiores al 1%, TCR menor que 200 ppm/°C, potencia hasta de 5 W, con buena estabilidad.

Esmalte metálico

Una mezcla de finas partículas de metal (paladio y plata) y polvo de vidrio se deposita sobre un sustrato de cerámica. Esta combinación se expone después a altas temperaturas (por lo común a 800 °C). Esto da como resultado la fusión de las partículas metálicas en el sustrato. Algunas de las características de los resistores de recubrimiento metálico son su escala resistiva que va desde unos ohms hasta 1.5 MΩ, con tolerancia superiores A 1%, un TCR tan bajo como de 20 ppm/ °C, una disipación nominal hasta de 5 W, con buen estabilidad.

Carnet

Un resistor con película de carnet se fabrica por cernimiento  de una mezcla compuesta por metales preciosos y un material de adhesivo sobre  un sustrato de cerámica. La combinación mencionada se expone a alta temperatura de modo similar a la fabricación del resistor con esmalte metálico.  Algunas de las características de este tipo de resistor son las siguientes: escala resistiva de 10 Ω a 10 MΩ, tolerancias tan bajas como  de 1%, con un TCR del orden de 100 PPM/  °C, potencia nominal hasta de 3 W, y buena estabilidad.

Película voluminosa

En este resistor, la película metálica se deposita sobre un sustrato de vidrio. Debido a su diferente coeficiente de expansión, la película de metal se comprime ligeramente por el sustrato de vidrio. Dicha película comprimida tiene un coeficiente de temperatura negativo, que elimina el coeficiente positivo inherente de la película. Como resultado de esto, el resistor de película voluminosa tiene un TCR muy cercano a cero. Algunas de las características del resistor de masa pelicular son su escala resistiva con valores de 30 Ω a 600 KΩ, con tolerancia tan bajas como  0.005%, con un TCR del orden de 1 ppm/°C,  potencia nominal hasta 1 W, muy bajo ruido y buena estabilidad.

Película de carbón

Este resistor se fabrica al depositar una película de carbón sobre un sustrato de cerámica. Algunos de la característica de los resistores de película de carbón son su escaña resistiva que va desde los 10 Ω a 10 MΩ, tolerancias de 5% o mayores, un TCR del orden de 150 ppm/°C , potencia nominal hasta 2W; generalmente estos son menos ruidosos que los resistores con composición de carbón y un costo bajo.

Alambre devanado

Los resistores de alambre devanado abarcan un amplio espectro de aplicaciones. Fabricados en diferentes formas y tamaños, se utilizan ampliamente como resistores de ultra precisión en instrumentos y como resistores  de potencia  en aplicaciones industriales.

El resistor de potencia, de alambre se construye enrollando una sola capa de alambre de aleación especial, devanado alrededor de un núcleo de aislante. Esta unidad se recubre con un esmalte vítreo (que es una mescla inorgánica parecida al vidrio) o con silicona. Dicho recubrimiento protege el devanado de la humedad y posibles fracturas.

El alambre resistivo utilizado debe tener un cuidadoso control de resistencia por unidad de longitud, un coeficiente de temperatura bajo, y demás, ser capaz de operar a altas temperaturas. Las aleaciones empleadas incluyen níquel-cromo-aluminio (aleación 800) y níquel-cromo-hierro (nicromo). El núcleo cilíndrico es de cerámica, esteatita multicapa sobre una forma epoxica o carrete.

A consecuencia de que el resistor de alambre se presenta como una boina, su inductancia (así como capacitancia entre las vueltas del devanado) resulta ser un problema cuando se opera a altas frecuencias. Se han utilizado diversas técnicas para minimizar la inductancia. En un método, la mitad del alambre de la resistencia se enrolla en una dirección, mientras que la otra se enrolla en dirección opuesta. Este tipo de enrollamiento se denomina bifilar.

En otro método, utilizado primordialmente en resistores tipo precisión, se deposita una película gruesa con un patrón en forma de serpentina sobre un núcleo de cerámica