Widerstände für Hochvolt- und Hochtemperatur-Anwendungen

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Schulz-Electronic GmbH

MES Electronic Connect GmbH & Co. KG

Shanghai Yongming Electronic Co., Ltd.

WDI AG

Karbonfilmwiderstände für höhere Temperaturen

Der Grund, warum Karbonfilmwiderstände höhere Temperaturen bei kleinerer Bauform standhalten können, ohne das Phänomen der Ausgasung zu haben, Streukapazität und elektrisches Rauschen zu erzeugen, ist bedingt durch die Konstruktion dieser Widerstände und der verwendeten Materialien. Hergestellt werden diese Widerstände in einem hochkomplexen Prozess durch die Analyse von Kohlenwasserstoffen unter Vakuum sehr hohem Druck und hohen Temperaturen, bei der sich eine Karbonschicht auf dem Widerstandsköper quasi einbrennt.

Thermische Pyrolyse erzeugt Karbonschicht auf dem Widerstandskörper.

Dieser Prozess wird hervorgerufen indem Methan- oder Propangas erhitzt wird, sogenannte thermische Pyrolyse stattfindet. Wird die Hitze zugeführt, so findet eine Molekulare Kondensation statt, die das Karbon freisetzt. Das Resultat ist eine Karbonschicht auf dem Widerstandskörper. Diese Widerstände sind in Toleranzen von 1%, 2%, 5%, 10% und 20% mit Werten von 500 Ω bis 100 MΩ herstellbar. Um kosteneffektiv einen Widerstand herzustellen wird eine größere Produktionsmenge mit einem angenäherten Widerstandwert hergestellt. Der genaue Wert mit der benötigten Toleranz wird durch ritzen einer spiralförmigen Nut in der Karbonschicht erreicht. Der Widerstandswert ergibt sich durch die Variation der Abstände der Spiralnut. Je dünner die Karbonschicht und die Abstände der Spiralnut, desto höher ist der Widerstandswert. Durch die relativ genaue Erreichung des Widerstandwertes bereits bei aufbringen der Karbonschicht sind verhältnismäßig lange Spiralen möglich, wodurch die Widerstände dann den höheren Spannungen standhalten können.

Die Widerstände gibt es optional auch ohne Coating

Nachdem die Spiralnut geschnitten ist werden Endkappen aus spezieller Legierung und angeschweißten verzinnten Kupferdrähten auf die Widerstandskörper gepresst. Abschließend bedeckt eine Glasschicht und mehre Schichten Lack (bestehend aus Silikon und mineralischer Epoxy) den Widerstandskörper mit der getrimmten Karbonschicht. Dies dient neben dem elektrischen auch dem Schutz gegenüber jeglichen Umwelteinflüssen und ist unempfindlich bis 350 °C. Optional sind diese Widerstände auch ohne Coating für den Einsatz unter bestimmten Bedingungen wie etwa in Öl, Vakuum oder Schutzgasatmosphäre erhältlich.

Karbonfilmwiderstände haben aber auch Nachteile

Es gibt jedoch auch Nachteile, einen Karbonfilmwiderstand einzusetzen. Zum einen sind diese Widerstände auf minimal 1% Toleranz limitiert und zum anderen folgen diese Widerstände einer geringen Abweichung bei höheren Temperaturen und Vibration. Der Widerstand hat in der Regel einen TK-Wert von 250 bis 1000 ppm, je nach Widerstandswert.

Vorteile von Karbonfilmwiderständen wiegen Nachteile mehr als auf

Die Vorteile der Karbonfilmwiderstände wiegen die genannten Nachteile jedoch mehr als auf. Sollten die genannten Beeinträchtigungen in der Anwendung eher nebensächlich sein, stellen Sie eine echte Lösungsmöglichkeit dar. Sie finden Anwendung etwa in Röntgengeräten, Radaranwendungen, Mikrowellenanwendungen, Energieversorgungen, Lasern, Testgeräten, Quecksilberlampen, Metall-Halogen-Lampen, Hochdruck Natriumdampflampen, elektrischen Hochvoltanwendungen jeglicher Art, Haushaltsgeräten und Steuerungen.

Wenn die Anwendung nach einem kosteneffektiven Widerstand verlangt, der neben hohen Spannungen auch hohen Temperaturen standhält, so kann ein Karbonfilmwiderstand ein Lösungsansatz sein. Die Vorteile des möglichen Widerstandswertbereiches, der hohen Spannungsbelastbarkeit ohne die Effekte von Ausgasung, Streukapazität und elektrischen Rauschen sind gute Argumente für den Einsatz dieser Widerstände.

* * Falko Ladiges ist Teamleiter, Produktmarketing PEMCO, bei der WDI AG in Wedel bei Hamburg, Gary Zabel ist Sales Manager bei der Tepro /ETI in Florida.

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