Passive Bauelemente Widerstände für Hochvolt- und Hochtemperatur-Anwendungen

Wer einen Widerstand sucht, der hohen Spannungen ebenso wie auch hohen Temperaturen standhält, hat keine einfache Aufgabe. Wir sagen Ihnen, wie sich diese Herausforderungen bewältigen lassen.

Anbieter zum Thema

Schulz-Electronic GmbH

MES Electronic Connect GmbH & Co. KG

Shanghai Yongming Electronic Co., Ltd.

WDI AG

Seitdem die Produktion von Carbon-Composit-Widerständen vor Jahren eingestellt wurde, ist es für Entwickler schwierig, einen bestimmten Widerstand zu finden, wenn dieser sowohl den Anforderungen von Hochvolt- als auch von Hochtemperatur-Anwendungen standhalten soll. Deshalb versuchten zahlreiche Entwickler verzweifelt, diese kostengünstigen Widerstände zu ersetzen, andere kauften alle übrig gebliebenen Lagerbestände auf.

Auf der Suche nach Alternativen zu Carbon-Composit-Widerständen

Heute, mehr als eine Dekade später, wird immer noch nach einer kostengünstigen Alternative gesucht. Unumstritten sind auch die Qualitäten der Carbon-Composit-Widerstände bei Impulsanwendungen. Inzwischen werden zwar wieder ausgewählte Modelle der Carbon-Composit-Widerstände produziert, doch erreichen diese häufig nicht die benötigten Eigenschaften der Originale und haben andere anwendungsspezifische oder umweltbeeinflussende Nachteile.

Drei Ursachen, die zu Widerstandsprobleme führen können

In Anwendungen, in denen ein Widerstand sowohl hohen Spannungen als auch hohen Temperaturen standhalten muss, sind mehrere Phänomene zu beachten:

• Ausgasung,

• Streukapazität und induktives Verhalten,

• Elektrisches Rauschen.

Ausgasung kann die Außenhülle beschädigen

Ausgasung kann auftreten, wenn sich der innere Druck des Bauteils erhöht. Unter Umständen wird dabei die Außenhülle beschädigt oder spröde und zudem können teils giftige Gase freigesetzt werden. Je höher die Temperatur, desto höher ist die Wahrscheinlichkeit von Ausgasungen, die ein Problem für die gesamte Schaltung werden können und zudem auch zu Problemen mit umliegenden Baugruppen führen kann.

Streukapazität und induktives Verhalten werden bei hohen Frequenzen zum Problem

Die Streukapazität und das induktive Verhalten sind bei fast allen Widerständen ein Thema, das besonders bei höheren Frequenzen zum Problem werden kann. Einen Widerstand zu finden, dessen Widerstandswert sowohl bei hohen Temperaturen als auch bei hohen Spannungen stabil bleibt, ist eine echte Herausforderung für jeden Entwickler.

Thermisches Rauschen und Schrotrauschen

Das elektrische Rauschen ist ein weiterer Gesichtspunkt, der bei der Auswahl des richtigen Widerstandes zu beachten ist. Dabei ist zwischen zwei Arten elektrischen Rauschens zu unterscheiden: thermisch bedingt und Schrotrauschen. Ursache für das thermische Rauschen ist die Reibung zwischen Molekülen (Brownsche Molekularbewegung). Dieses Verhalten lässt sich nicht eliminieren, da es im direkten Zusammenhang mit der Konstruktion des Widerstandes selbst steht. Das Schrotrauschen resultiert aus dem Fluss von Elektronen innerhalb eines hochenergetischen Feldes und tritt vorwiegend in monolithischen Bauteilen und weniger in Widerständen auf.

Wie sich die Widerstandsprobleme lösen lassen

Der Entwickler muss einen Widerstand finden, der all diese Probleme minimiert und zudem kosteneffektiv ist. Zudem muss dieser Widerstand höchstzuverlässig arbeiten, um in Hochvolt- und Hochtemperaturanwendungen einsetzbar zu sein. Diese Voraussetzungen kann ein Karbonfilmwiderstand gewährleisten, der zudem sehr kosteneffektiv hergestellt werden kann und gegenüber Carbon-Composit-Widerständen mehrere Vorteile bietet. So gibt es Karbonfilmwiderstände für höhere Leistungen bis 3 W, mit deutlich höheren Widerstandswerten bis 100 MΩ und mit engerer Toleranz ab 1%. Zudem sind sie hitzestabil bis 350 °C und vertragen Spannungen bis 15 kV – bei einer relativ kleinen Bauform.

Carbon-Composit-Widerstände sind sehr feuchteempfindlich

Carbon-Composit-Widerstände haben konstruktionsbedingt höhere Toleranzen und werden durch Selektion von minimal 5% unverhältnismäßig teuer. Durch Verwendung von Kunstharz um die Carbon/Keramikpulvermischung zusammen zu halten und der Kunststoffumhüllung (molding) ist immer ein Ausgasen bei höheren Temperaturen zu beobachten. Zudem sind die Carbon-Composit-Widerstände sehr feuchteempfindlich, ändern unter Umständen Ihren Ohmwert bei zu heißem löten oder bei Überbelastung unwiederbringlich und haben in der Regel eine recht schlechte Langzeitstabilität.

(ID:29351020)