Technologie des résistances

I.  Les resistances :

1.1.  Descriptions

La résistance ( Résistor) est l'élément le plus simple, très utilisé en électronique. C'est un composant dit passif, il conduit l'électricité avec un effet résistif.
Il est bidirectionnel, il n’y a pas de sens obligatoire du passage du courant.

Symboles 

ou norme us

1.2.    Unités ; Formules

1.2.1.Résistance statique :

Le concept de résistance est défini comme le rapport de la tension sur le courant :

La valeur d'une résistance R s'échelonne d'une fraction d'ohm à quelques mégohms.
La tension aux bornes de la résistance u en volt.
L’intensité du courant i en ampères.

1 ohm ; 10 ohms ; 100 Ohms

1000 ohms = 1 Kohms = 1K (1 kilo ohms )

1000000 ohms = 1000 Kohms = 1 Mohms = 1M ( 1 mégohm )

1.2.2.Loi d'ohm

La loi d'Ohm se traduit par la relation 

U = R x I

R = U / I

R étant la résistance exprimée en ohms qui caractérise ce conducteur, et certains  matériaux ont un comportement linéaire :

1.2.3.Effet résistif :

Il convient de noter que la dégradation d'énergie en forme thermique est un phénomène général en physique, phénomène décrit par la thermodynamique. En électricité, si on place une tension aux bornes d'un conducteur, il advient un courant. La dissipation d'énergie se manifeste par un échauffement et une chute de potentiel le long du conducteur ; il y a conversion d'énergie électrostatique en énergie thermique (échauffement par effet Joules).

La résistance d’un corps dépend de sa nature par sa résistivité (qui n’est autre que sa faculté à s’opposer au passage des électrons) et de ses dimensions (longueur et section). La relation donnant la résistance R d’'un cylindre de section S et de résistivité ( ) se dit ro s’exprime en ohms par mètres.

La formule  R = L / S 

R en Ohms, en Ohms x mètres, L longueur du matériau en mètre, S la section en m²

La résistivité dépend elle-même de la température (T) du matériau.

1.2.4. Loi de joule :

La loi de Joule donne la valeur de l'énergie thermique W dégagée durant le temps t dans le conducteur par la relation

W = RI²t en Watts

1.3.Valeurs

1.3.1.résistance standard

La valeur d'une résistance est déterminée par un code de couleur :

Comment repérer les anneaux ?

Le premier anneau est celui qui est le plus proche du bord. Les deux premiers anneaux sont toujours les chiffres significatifs. La série E96 possède 3 chiffres significatifs (tolérance de 1% oblige), les 3 premiers anneaux sont donc les chiffres significatifs. L'anneau suivant est le multiplicateur (le 3ème pour la série E24 et le 4ème pour la série E96), puis vient l'anneau indiquant la tolérance (marron, 1% pour la série E96). Il peux exister un autre anneau donnant le coefficient de stabilité en température, bien entendu, uniquement dans le cas des résistances de précision.

Les résistances les plus utilisé pour les amateurs sont les résistances à 5% , avec 3 anneaux plus l' anneau de tolérance .

Il existe des séries de résistances normalisées. E 6 , E 12 , E 24 , E 48 , E 96 , E 192 le chiffre indique le nombre de valeurs possible par série .

Par exemple pour la série E 24 : 24 valeurs =>
10,11,12,13,15,16,18,20,22,24,27,30,
33,36,39,43,47,51,56,62,68,75,82,91.

La série E12 , E24 , E 48 sont les plus courantes.

Les valeurs des résistances vont de 1 ohm à 10 Mohm pour des puissances de 1/2 W ou 1/4 W alors que pour des puissances de 3 ou 5W les valeurs partent de 0,1 ohm à 10 Kohm. La valeur est alors généralement indiqué en clair .

Maintenant le moyen mnémotechnique pour retenir le code des couleurs. Il suffit de se souvenir de la phrase :

Ne	Manger	Rien	Ou	Jeûner,	Voila	Bien	Votre	Grande	Bêtise
Noir	Marron	Rouge	Orange	Jaune	Vert	Bleu	Violet	Gris	Blanc
0	1	2	3	4	5	6	7	8	9

Ne manger rien ou jeûner, voila bien votre grande bêtise...  Une simple phrase. Reste à ne pas confondre le vert avec le violet, le bleu avec le blanc. Ce n'est pas compliqué, vous ne trouverez pas la résistance, car la valeur obtenue en intervertissant les couleurs ne figure pas dans la série E12. Il faut ajouter à ces couleurs l'or et l'argent. Utilisés comme multiplicateurs, ils permettent la représentation des faibles valeurs de résistance. 

1.3.2  Extrait de fiche technique d'une résistance :

 1.4. Technologie

Les résistances agglomérées sont formées d’un mélange de carbone et de matière isolante. Le pourcentage de carbone détermine la valeur de la résistance. Les caractéristiques obtenues sont très moyennes, mais la fiabilité ainsi que le faible coût de ces résistances en faisait des composants couramment employés dans les montages électroniques. Maintenant elles sont remplacées par les résistances à couche de carbone.

  Vu de l’intérieur d’une résistance agglomérée

Les résistances à couches de carbone se font par pyrolyse en atmosphère d’hydrocarbure (méthane, butane ou benzène) et d’argon. Le carbone se dépose sur de petits bâtons  isolant servant de support, ensuite on fixe aux extrémités des broches de connexion.

Les résistances à couches métalliques, l’élément résistant est obtenu par la pose d'une couche d'env. 0,1mm d’un alliage sur un substrat en céramique ou en quartz.. Ce type de résistances a un petit coefficient de température.

Tolérance de 2%

Tolérance de 1%

Les résistances à feuilles métalliques (de quelques ohms à quelques méga ohms) sont des résistances très précises, constituées d’une feuille en alliage (souvent du nickel-chrome) fixée sur un substrat isolant.

La dimension augmente en fonction de la puissance dissipée le diamètre est d'environ de 6 mm pour 3 W. Pour des puissances de 5 à 11 W ont utilise alors du fil résistif  bobinées.

Les résistances bobinées (de quelques ohms à quelques milliers d’ohms) sont constituées d’un fil en alliage (nickel-chrome ou cuivre-nickel pour des résistances de haute précision à faible coefficient de température) enroulé sur un support isolant en céramique ou en matière plastique puis elles sont moulées, laquées ou vitrifiées.

Les résistances à couches épaisses (> 1 méga ohm) sont faites d’une pâte de verres fusibles et de métaux nobles déposés (quelques dizaines de µm) par sérigraphie sur un support d’alumine, puis cuite à haute température.

1.4.1.  Les Réseaux de résistantes

Symbole :

Pour des applications numériques ont utilise des réseaux de résistantes à point commun.

et aussi parfois des réseaux de résistances en pont diviseur :

Sur les composants il y a un point de couleur pour repérer la broche n° 1.

1.4.2  Les résistantes CMS

Les circuits électroniques utilisent aussi des Résistances CMS ( Composant miniature de surface ); Pour des puissances de 1/2 W voir maintenant pour les plus petites 0,25 W. Le code des couleurs indique leurs valeurs mais quant cela devient trop petit la valeur se trouve inscrit en chiffres.

Résistance plate de 3 mm de long sur 1,5 mm de large à couche de carbone. Le code des valeurs de résistance est de 3 lettres.

Exemple : 103
les deux premiers chiffres indiquent la valeur puis le troisième le nombre de zéro à ajouter
10000 = 10 K ; la valeur de 3R3 = 3,3 ohms, 100 indique 10 ohms en effet 10+ 0 zéro, 47R = 47ohms.

exemples de circuits avec des résistances CMS

1.4.3  Résistance variable manuellement : le potentiomètre

Lorsqu'il est nécessaire de faire varier la valeur de la résistance, on utilise un système à curseur qui frotte sur celle-ci, faisant intervenir ainsi dans le circuit une portion variable de la résistance totale ; on réalise de la sorte un potentiomètre

Dans sa forme miniature ces résistances se présentent sous la forme d'un petit boîtier muni de trois pattes à souder sur le circuit imprimé ; il existe une grande variété de modèles à piste de carbone ou cermet, capotés ou non verticaux ou horizontaux. Dans tous les cas la patte centrale est connectée au curseur comme le montre le symbole.

Symbole associé :

ou

Cet élément peut servir de résistance variable manuellement, si l'on connecte deux des trois bornes ensemble.

Le symbole est aussi parfois utilisé pour exprimer que dans un circuit, la valeur de la résistance est commandée.

Ont dit aussi résistance ajustable lorsqu' il s agit de potentiomètre miniature pour être soudés directement sur un circuit, il en existe à 1 tours ou multi tours ( 15 , 25 ) . Le réglage s'effectue soit horizontalement ou verticalement. Les valeurs courantes vont de 47 ohm à 10 Mohm selon l' échelonnement de la série E3 ( 10 - 22 - 47 ).

Dans sa forme boîtier, le potentiomètre peut être de type rotatif, à forme circulaire ou de type linéaire à glissière. De plus la loi de variation peut être Linéaire ( lin A ) ou logarithmique ( log B ).

                 

Modèle rotatif                            modèle linéaire à glissière

Les valeurs sont celles de la série E3 ( 10 - 22 - 47 ) de 100 ohms à 1 Mohm. Le trou de perçage pour la fixation ou dimension du canon est de 10 mm avec un axe de diamètre 6 mm pour le bouton en général. Il existe des potentiomètres double pour les applications audio stéréo et aussi avec interrupteur. Les pattes sont soit à souder ou déportées (sortie sur cosses avec un trou permettant un liaison filaire ).

1.5  Variantes

Autres exemples de composants résistif

1.5.1.Les Photo résistances dont la valeur de la résistance dépend de l'éclairement et sont constituées d'inclusions de sulfure de cadmium dans du plastique.

1.5.2.Les Thermistances dont la valeur de la résistance dépend de la température.
1.5.3.LesVaristances (en anglais voltage dépendent resistor), dont la valeur de la résistance est fonction de la tension appliquée.

1.6  Mesure de Résistance

Il est possible de mesurer la valeur des résistances avec notre multimètre, c’est la fonction Ohmmètre.

Important : Toute mesure de résistance doit se faire hors tension, il faut couper l’alimentation et si la résistance se trouve sur un circuit il faut dessouder une patte pour la mesure, afin de ne pas mesurer les résistances qui pourraient se trouver en parallèles.

 La mesure s’effectue simplement en se connectant aux bornes de la résistance il n’y a pas de sens, une résistance est un composant bidirectionnel. Il faut éviter de toucher avec les doigts les bornes pour ne pas modifier la valeur lue.