Widerstand | Vom einzelnen bis zur Widerstandsreihe

ELEKTRONISCHE BAUELEMENTE

Details: Veröffentlicht: 15.11.2010; Zuletzt aktualisiert: 20.06.2024; Zugriffe: 12668

Elektrische Widerstände sind Bauelemente der Elektrotechnik / Elektronik, die den Stromfluss regulieren und Spannungen teilen. Als Widerstandsreihe und in diversen Varianten spielen sie eine Schlüsselrolle in der Schaltungsentwicklung, von der Energieverteilung bis zur Signalverarbeitung. Der Artikel beleuchtet die neuesten Trends und Anwendungen auf dem Markt und bietet umfassendes Grundlagenwissen zu elektrischen Widerständen.

Rohm Widerstände

Inhalt

Widerstand und Widerstandsreihe 2024 – Das Wichtigste in Kürze
Widerstände Neuheiten und Innovationen
Häufig gestellte Fragen

Widerstand und Widerstandsreihe 2024 – Das Wichtigste in Kürze

Die zentrale Funktion eines Widerstands liegt in der Steuerung und Begrenzung des Stromflusses in einem elektrischen Schaltkreis, wodurch Überlastungen verhindert und empfindliche Bauteile geschützt werden. Widerstände wandeln überschüssige elektrische Energie in Wärme um, was zur Stabilisierung der Schaltung beiträgt. Sie spielen eine wesentliche Rolle in der Spannungsanpassung, indem sie Spannungen teilen und verschiedene Spannungsebenen innerhalb eines Schaltkreises erzeugen.

In der Signalverarbeitung werden Widerstände genutzt, um Signale abzuschwächen oder zu filtern, wodurch die Signalqualität verbessert wird. Durch ihre Fähigkeit, Zeitkonstanten in Verbindung mit Kondensatoren zu bilden, ermöglichen sie die präzise Steuerung von Lade- und Entladevorgängen in zeitabhängigen Schaltungen. Widerstände sind daher unverzichtbar für den sicheren und effizienten Betrieb elektrischer Systeme, indem sie die Verteilung des Stroms, die Spannungskontrolle und Signalverarbeitung ermöglichen.

Aktuelle Entwicklungen zeigen, dass der Einsatz präziser Dünnschicht- und Dickschicht-Widerstände zunehmend an Bedeutung gewinnt, insbesondere in Hochfrequenzanwendungen und Präzisionsgeräten. Diese Widerstände bieten hohe Genauigkeit und thermische Stabilität. Kohleschicht- und Metallschichtwiderstände sind am weitesten verbreitet, da sie eine gute Balance zwischen Kosten und Leistungsfähigkeit bieten. Die innovativste Art sind jedoch die polymerbasierten Widerstände, die durch ihre flexible Anwendung und anpassbare Eigenschaften für moderne, kompakte Elektroniklösungen entscheidend sind.

Widerstände Neuheiten und Innovationen

Wir stellen Ihnen hier die Neuentwicklungen und Innovationen aus dem Bereich der elektrischen Widerstände vor.

Leistungsstarke Miniaturwiderstände für präzise Strommessungen

Isabellenhütte präsentiert innovative WAX-Widerstandsfamilie. 18.06.2024 | Die Isabellenhütte stellt ihre neueste Widerstandsfamilie WAX vor, die speziell für Anwendungen entwickelt wurde, die höchste Präzision auf kleinstem Raum erfordern. Diese hochentwickelten Widerstände bieten außergewöhnlich niedrige Widerstandswerte R von nur 0,5 und 1 mOhm und sind ideal für die Bereiche Automotive, Antriebstechnik und Leistungselektronik.

Die neuen WAX-Widerstände zeichnen sich durch ihr kompaktes Bau-Maß und hohe Leistungsfähigkeit aus. Die Baugrößen WAK (1206) und WAF (1213) ermöglichen dank des innovativen Fertigungsverfahrens des Walzplattierens extrem niedrige Widerstandswerte bei gleichzeitig minimalem Platzbedarf. Durch die Kombination von Kupfer mit den hauseigenen Widerstandslegierungen Manganin und Zeranin wird eine mechanisch stabile Duostruktur erreicht, die in präzise Bauteilgeometrien gestanzt wird.

Vorteile der WAx-Widerstandsfamilie

Hohe Langzeitstabilität: Dank der hochwertigen Widerstandslegierungen bleibt die Leistung der Bauteile auch über lange Zeiträume konstant.
Geringe Induktivität: Mit einer Induktivität von weniger als 0,5 nH eignen sich diese Widerstände ideal für Hochfrequenzanwendungen.
Hohe Belastbarkeit: Die Widerstände sind für hohe Strombelastungen ausgelegt und bieten eine ausgezeichnete thermische Stabilität.

Die WAX-Widerstandsreihe ist AEC-Q200-qualifiziert. Damit eignet sie sich für anspruchsvolle Anwendungen in der Automobilindustrie. Der elektrische Widerstand ist besonders für platzkritische Anwendungen wie E-Bike- und E-Scooter-Antriebe sowie Drohnen und BLDC-Motoren in Haushaltsgeräten prädestiniert. Die geringe Größe und das niedrige Gewicht machen sie zu einer optimalen Lösung für Anwendungen, bei denen es auf maximale Leistung bei minimalem Platzbedarf ankommt.

Nichts geht ohne sicheren Bremswiderstand

13.05.2024 | Elektrische Antriebe sollen dynamisch und hochgenau auf Basis komplexer Fahrprofile mit der richtigen Geschwindigkeit in eine bestimmte Richtung drehen. Der Artikel beschreibt die Möglichkeiten, den Energiehaushalt eines Systems mit dem sicheren Bremswiderstand von Michael Koch individuell zu optimieren.

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Niederohmige Shunt Widerstände für miniaturisierte Hochleistung

Rohm möchte das Widerstand Sortiment weiter ausbauen.

09.05.2021 | Rohm bringt neue High-Power Shunt Widerstände auf den Markt. Ein niederohmiger Widerstand der GMR320 Ausführung hat eine Nennleistung von 10 W. Die neue Bauform bietet die größte Nennleistung der GMR Widerstände, welche für Hochleistungsanwendungen in Industrieanlagen, der Automobilindustrie oder Haushaltsgeräten konzipiert sind. Bei den extrem niederohmigen Widerständen der PSR-Serie wurde zudem die Nennleistung auf 15 Watt erhöht.

Offener Leistungsschalter, digitales Schutz Relais und Softstarter

In der Automobilindustrie und Industrie sind die Anforderungen an eine geringere Stromaufnahme bei Hochleistungsanwendungen in den letzten Jahren gestiegen. Dies erfordert Shunt Widerstände, die eine hohe Leistung und genaue Stromerfassung unterstützen. Nur so kann in vielen Anwendungen ein hocheffizienter Betrieb gewährleistet werden. Ein Shunt Widerstand der GMR- und PSR Bauform von Rohm bietet einen hochgenauen Stromschutz auch bei hohen Temperaturen.

Shunt Widerstände der GMR320 Reihe

Niederohmige High Power Shunt Winderstand Serie GMR Die GMR320 Serie bietet bei einer Baugröße von 7142 einen Widerstandswert im Bereich von 5 Ohm bis 100 Ohm und eine Nennleistung von 10 Watt. Die Widerstand Toleranz ist mit F (±1 %) spezifiziert. Der Temperaturkoeffizient (TCR) beträgt ±25 ppm/°C. Die Betriebstemperatur liegt zwischen -65° und +170 °C. Dieser Widerstand eignet sich somit für Automobil Anwendungen wie Motorsteuergeräte und Scheinwerfer sowie Motoren, Stromversorgung in Industrieanlagen und Haushaltsgeräten.

Optimierte Materialien und eine spezielle Konstruktion prädestinieren die elektrischen Bauteile dazu, den Temperaturanstieg im Vergleich zu Standard Shunt Widerständen um 23 % zu reduzieren. Zudem gewährleisten sie eine hohe Beständigkeit gegen Überstrombelastung. Dabei haben sie die geringsten Abmessungen unter den Widerständen der 10 Watt Klasse auf dem Markt. Darüber hinaus sorgt eine Hochleistungsmetalllegierung als Widerstandselement für einen niedrigen Temperaturkoeffizienten (TCR), der selbst bei niedrigem Widerstandswert präzise und zuverlässig den Strom erfassen lässt.

Shunt Widerstände der PSR Ausführung

Extrem niederohmige High-Power Shunt Widerstände PSR Bei der häufig als High-Power Shunt Widerstand eingesetzten PSR-Serie wurden die Werte für die maximale Nennleistung auf bis zu 15 W erhöht und der TCR Wert durch Herabsetzen der Klemmentemperatur verbessert. Die PSR-Serie bietet zudem einen sehr niedrigen Widerstandswert von 0,1 mΩ bis 3,0 mΩ, eine höhere Nennleistung und hoch genaue Stromerfassung in einem kompakten Gehäuse. Sie trägt damit wie die GMR-Serie zu einer weiteren Miniaturisierung in Automobil- und Industriebau bei.

Der Anbieter möchte sein Sortiment an elektrischen Widerständen künftig weiter ausbauen und verschiedene Werkzeuge sowie andere technische Unterstützung bereitstellen. So möchte er zu großen Energieeinsparungen und Miniaturisierung in der Fahrzeugentwicklung und Industrieanlagen beitragen.

Beide Serien sind nach dem Automotive Zuverlässigkeitsstandard AEC-Q200 für passive Bauelemente qualifiziert. Sie gewährleisten mit einer maximalen Betriebstemperatur von 170 °C eine hohe Zuverlässigkeit – auch in Fahrzeug Umgebungen mit besonders hohen Temperaturen, wie sie im Motorraum zu finden sind.

Kleinster Präzisionswiderstand seiner Art in der Verbundtechnologie

Präzisionswiderstand mit extrem hoher Belastbarkeit 08.03.2018 | Mit dem BVF hat Isabellenhütte Heusler einen Präzisionswiderstand entwickelt, der nicht nur eine einzigartige Baugröße 1213 (3,1 x 3,3 mm), sondern auch eine extrem hohe Belastbarkeit und Präzision bietet. Gerade kleinere elektrisch betriebene Anwendungen profitieren von den Eigenschaften des Hochleistungsbauteils, das der Hersteller nun ins Serienrepertoire aufgenommen hat.

Der Temperaturkoeffizient des Präzisionswiderstands BVF liegt unter 70 ppm/K. Auch der Wärmewiderstand ist mit 10 K/W äußerst niedrig. Daraus resultiert die hohe Belastbarkeit des BVF von 3 W bei einer Temperatur von bis zu 145 °C an der Kontaktstelle. Durch den robusten Aufbau in der „ISA-Weld“-Technologie eignet sich das Bauteil für einen Temperaturbereich von -65° bis +175 °C und liegt damit oberhalb der aktuell geforderten Grenzen für typische Automobilanwendungen.

Der BVF ist nach AEC-Q200 qualifiziert. Der BVF findet beispielsweise Anwendung in Elektrofahrzeugen und E-Scootern, aber auch in Klimaanlagen oder Waschmaschinen. Grundsätzlich kann er in sämtlichen Anwendungen zum Einsatz kommen, die mit bürstenlosen Gleichstrommotoren betrieben werden. Der BVF-Shunt sitzt in einem Modul, das einen solchen BLDC Motor ansteuert. Der Shunt ist in Leistungsmodulen verbaut, die eben diese Motoren ansteuern.

Widerstandsreihe mit Querkontaktierung nie dagewesener Power

Isabellenhütte Widerstandsreihe 15.11.2010 | Mit der VLx Widerstandsreihe bringt die Isabellenhütte Widerstände mit bislang ungekannter Leistungsfähigkeit auf den Markt. Mit der Umkehrung des Längen- zu Breitenverhältnisses können durch die Bereichserweiterung extrem niedrige Widerstandswerte (z. B. 1 mOhm in der Bauform 0612) erzielt werden.

Die größere Fläche der Löt- und Kontaktstellen an der Widerstandsreihe verbessert die mechanische Festigkeit der Lötstellen bei Temperatur- und Lastwechseln und garantiert gleichzeitig einen idealen Wärmeabfluss über die Lötstellen in die Leiterplatte.

Zusätzlich werden durch den neuartigen mechanischen Aufbau der Widerstandsreihe die mechanische Stabilität und der thermische Innen Widerstand (Rthi bis 10 K/W) deutlich verbessert, sodass die in den Bauteilen produzierte Wärme sehr effizient zu den Kontakten hin abgeleitet werden kann. Die Bauteile der Widerstandsreihen sind damit trotz kleiner SMD-Bauform vergleichsweise sehr hoch belastbar.

Technische Daten der Widerstandsreihe

Der Einsatztemperaturbereich ergibt sich zwischen -65° und +170 °C. Auch unter Volllast sind VLx Widerstände bei hohen Temperaturen einsetzbar (z. B. Bauform 1020: 2 W Dauerleistung bei 140 °C, Dauerströme bis 45 A). Der TK ist mit 50 ppm/K für alle Widerstands Werte extrem niedrig. Musterstückzahlen mit Widerstandswerten von 1, 3, 10 und 50 mOhm sind mit Toleranzen von 1 % und 5 % ab Februar 2011 auf Anfrage verfügbar; voraussichtlich ab Mitte 2011 werden die Bauteile in Serie gehen.

Flexible Alleskönner: Gleichstrommotor mit und ohne Bürsten

Zu den Anwendungen zählen etwa Steuergeräte in der Automobilindustrie, Leistungsmodule, Frequenzumrichter und Schaltnetzteile. Abgesehen davon finden die VLx Widerstände Verwendung als Messwiderstände für Leistungshybride.

Häufig gestellte Fragen

Was ist ein Widerstand einfach erklärt?

Hinter dem Begriff Widerstand verbirgt sich ein Bauelement für die Elektronik, das den elektrischen Stromfluss in einem Stromkreis begrenzt. Man kann ihn sich wie eine Engstelle in einem Rohr vorstellen: Je größer der Widerstand, desto weniger Strom kann fließen. Widerstände werden verwendet, um den Strom zu kontrollieren, die Spannung zu regulieren oder elektrische Energie in Wärme umzuwandeln.

Sie bestehen meist aus Materialien, die den Strom nur schwer durchlassen, wie Kohlenstoff oder Metalllegierungen. In vielen Geräten sorgen sie dafür, dass die richtige Menge an Strom fließt und die Bauteile nicht überlastet werden. Ein häufiges Beispiel für den Einsatz von Widerständen ist die Regelung der Helligkeit von LEDs in Beleuchtungssystemen.

Was für Widerstände gibt es?

Widerstände gibt es in verschiedenen Ausführungen, die jeweils für unterschiedliche Anwendungen geeignet sind:

Festwiderstände haben einen festen Widerstandswert, der nicht verändert werden kann. Sie sind weit verbreitet und werden in Schaltungen eingesetzt, um den Stromfluss zu regulieren oder Spannungen zu teilen.
Variable Widerstände (Potentiometer) ermöglichen es, den Widerstandswert manuell zu verändern. Sie werden häufig in Lautstärkereglern und Dimmern verwendet.
Heißleiter (NTC) nehmen mit steigender Temperatur ab. Diese werden häufig in Temperaturfühlern und als Einschaltstrombegrenzer eingesetzt.
Kaltleiter (PTC) nehmen mit steigender Temperatur zu. Sie dienen als Überstromschutz in Schaltungen.
Drahtwiderstände bestehen aus einem aufgewickelten Draht und sind für hohe Leistungen ausgelegt. Sie werden in Anwendungen verwendet, die hohe Ströme oder Spannungen erfordern.
SMD-Widerstände sind sehr klein und werden direkt auf Leiter-Platten gelötet. Sie sind ideal für Anwendungen, bei denen Platz gespart werden muss, wie in modernen elektronischen Geräten.

Wie genau funktioniert ein Widerstand?

Ein Widerstand funktioniert, indem er den elektrischen Stromfluss eines Stromkreises begrenzt. Er besteht aus einem Material, das eine bestimmte elektrische Leitfähigkeit hat, wie Kohlenstoff oder eine Metalllegierung. Wenn Strom durch den Widerstand fließt, erzeugt das Material einen elektrischen Widerstand, der die Stromstärke I reduziert. Dieser Widerstand wandelt einen Teil der elektrischen Energie in Wärme um, wodurch die Spannung und der Strom im Stromkreis reguliert werden.

Welche Arten von einstellbaren Widerständen gibt es?

Einstellbare Widerstände, auch Potentiometer oder variabler Widerstand genannt, gibt es in verschiedenen Ausführungen, die jeweils für spezifische Anwendungen geeignet sind:

Potentiometer bestehen aus einem Widerstandselement und einem verstellbaren Abgriff. Sie werden verwendet, um Spannungen zu teilen oder Stromstärken in einem Stromkreis zu variieren. Typische Anwendungen sind Lautstärkeregler und Helligkeitssteuerungen.
Rheostate sind ähnlich wie Potentiometer, aber für höhere Strom- und Spannungsanwendungen ausgelegt. Sie haben nur zwei Anschlüsse und werden oft in Laboren und industriellen Umgebungen eingesetzt, um hohe Lasten zu regeln.
Trimmer (Trimmpotentiometer sind kleine, einstellbare Widerstände, die normalerweise einmalig eingestellt werden, um eine Schaltung zu kalibrieren. Sie werden oft in elektronischen Geräten zur Feineinstellung verwendet.
Digital-Potentiometer (Digipots) sind elektronische Widerstände, die über digitale Steuerungen eingestellt werden können und eine präzise Regelung bieten. Sie werden häufig in modernen, computergesteuerten Anwendungen eingesetzt.
Schiebepotentiometer haben einen Schieberegler zur Einstellung des Widerstandes und sind in Anwendungen wie Audio-Mischpulten und Lichtsteuerungen zu finden.

Welche Arten von Festwiderständen gibt es?

Festwiderstände sind elektrische Bauelemente, die einen festen Widerstandswert haben. Hier sind die wichtigsten Typen:

Kohleschichtwiderstände bestehen aus einer Kohleschicht, die auf einen Träger aufgebracht wird. Sie sind kostengünstig und weit verbreitet in allgemeinen Anwendungen, haben jedoch höhere Toleranzen und sind weniger präzise.
Metallschichtwiderstände bestehen aus einer dünnen Metallschicht auf einem Keramikträger. Sie bieten hohe Präzision und Stabilität, was sie ideal für empfindliche elektronische Schaltungen macht.
Drahtwiderstände bestehen aus einem dünnen Draht, der auf einen Träger gewickelt ist. Sie sind besonders robust und für hohe Strom- und Leistungsanwendungen geeignet.
SMD-Widerstände (Surface Mount Device) sind sehr kleine Widerstände, die direkt auf die Oberfläche einer Leiterplatte gelötet werden. Sie sind ideal für Anwendungen, bei denen Platz gespart werden muss, wie in mobilen Geräten.
Metalloxidwiderstände bestehen aus einer Metalloxid-Schicht und sind besonders widerstandsfähig gegen hohe Temperaturen und Spannungen, was sie für Anwendungen in rauen Umgebungen prädestiniert.
Keramikwiderstände haben eine Keramikzusammensetzung und sind für Anwendungen mit hohen Temperaturen und starken Strombelastungen ausgelegt.
Dünn- und Dickschichtwiderstände bestehen in der Dünnschichtausführung aus einer sehr dünnen Metallschicht, die auf ein Substrat aufgebracht wird, während Dickschichtwiderstände aus einer dickeren Schicht bestehen. Beide bieten hohe Präzision, aber Dünnschichtwiderstände sind für Anwendungen mit höherer Stabilität und geringerer Toleranz besser geeignet.