13 Características de Resistores importantes

Características de Resistores

Os resistores, como todo componente eletrônico, possuem diversas características importantes que devem ser levadas em consideração durante o projeto de um circuito eletrônico.

Algumas dessas características, se não forem seriamente consideradas, podem acarretar diversos tipos de problemas, como por exemplo o mal funcionamento do circuito, o não funcionamento completo, e até mesmo destruição do componente ou de outros componentes presentes no circuito.

A seguir listamos algumas das principais características de resistores que todo projetista de circuitos precisa conhecer.

Ícones de Resistores

Resistência Elétrica

Este é um parâmetro óbvio, por se tratar do valor da grandeza para a qual o resistor é construído para oferecer: resistência à passagem de corrente elétrica.

A resistência é expressa em Ohms (Ω), e geralmente seu valor vem marcado no corpo do resistor, na forma de um valor numérico ou de um código de cores de resistores, dependendo do tipo de componente.

Trata-se de um parâmetro tão importante que dedicamos um artigo inteiro a ele: O que é a Resistência Elétrica.

Tolerância

A tolerância de um resistor é um desvio do seu valor normal de resistência. A resistência de um resistor nunca é exatamente idêntica ao seu valor nominal, podendo sofrer um desvio para mais ou para menos, e esse desvio é a tolerância do componente.

A tolerância é expressa em um valor percentual, sendo medida na temperatura de 25ºC, sem a aplicação de carga.

Alguns resistores possuem tolerâncias relativamente elevadas, como 20% (caso dos resistores comuns de composição de carbono), e resistores de precisão possuem tolerância muito baixa, como por exemplo apenas ± 0,005%. Os resistores de filme de carbono possuem tolerância típica na casa dos ±1% a ±5%, e os resistores de filme metálico, em torno de ±1%.

Por exemplo, um resistor marcado como sendo de 100 ohms e tolerância de ±10% pode, na verdade, ter qualquer valor de resistência no intervalo de 90Ω até 110Ω. Isso deve ser levado em consideração durante o projeto de um circuito, pois algumas aplicações podem não suportar esse desvio.

Uma curiosidade a respeito da tolerância de resistores: a faixa tradicional de valores de resistência dos resistores foi estabelecida quando a tolerância de 20% era a norma. Os valores de resistência eram espaçados para que houvesse o mínimo risco de um resistor no final de sua faixa de tolerância acabar tendo o mesmo valor de outro resistor, na faixa oposta de sua tolerância. Assim, os valores foram calculados e arredondados para 10, 15, 22, 33, 47, 68 e 100, repetidos em múltiplos de 10. Desta forma:

  • Um resistor de 33 kΩ com 20% de tolerância pode, na verdade, ter qualquer valor de resistência na faixa de 26,4 (-20%) a 39,6 (+20%). O resistor de valor logo abaixo dele na escala, que é o de 22 kΩ, pode ter valores entre 17,6 (-20%) e 26,4 (+20%). Ou seja, seu maior valor coincide exatamente com o menor valor do resistor de 33 kΩ.
  • E assim sucessivamente para os demais valores do intervalo.

Coeficiente de tensão

O coeficiente de tensão é a taxa de alteração da resistência do componente de acordo com a tensão aplicada. Esse coeficiente é determinado pelo valor do resistor e de sua composição. Assim, a resistência de um resistor pode variar de acordo com a tensão elétrica à qual ele é submetido.

Resistor- ícone

Resposta de Frequência

Os resistores apresentam características indutivas e capacitivas, além da sua resistência. Essas características, mesmo sendo muito pequenas, podem acabar alterando a impedância do dispositivo, especialmente quando o componente precisa operar em altas frequências. Isso acaba por fazer com que o resistor funcione como um circuito RC ou um filtro.

Essa característica está relacionada com a alteração de impedância do resistor com a frequência, a qual é causada por componentes reativos por conta de sua indutância e capacitância. Alguns resistores especiais utilizam técnicas para minimizar o efeito desses componentes reativos, obtendo-se valores menores que 1 μh de indutância em um resistor de 500Ω, e menos de 0,8 pf de capacitância para resistores de 1Ω.

A resposta de frequência é muito pobre em resistores de fio, pois, por serem enrolados, acabam por funcionar como uma bobina, com indutância elevada.

Resistor e suas características

Estabilidade

A estabilidade de um resistor é a repetibilidade de sua resistência ao longo do tempo, medida em uma temperatura de referência, e sujeita a uma variedade de condições de operação e ambientais. Ou seja, nos diz se o resistor é capaz de manter o valor sua resistência com o uso.

A estabilidade é expressa como uma porcentagem em relação ao valor absoluto do resistor, que é seu valor de referência, em um tempo inicial t=0. Resistores metálicos e de fio são geralmente mais estáveis, ao contrário de componentes que utilizam materiais compostos. A estabilidade pode ser afetada pela temperatura do componente.

Confiabilidade

A confiabilidade é a probabilidade estatística de que um resistor execute sua função corretamente. No geral, é especificada como a taxa de falhas por 1.000 horas de operação.
Vários estudos estatísticos são empregados para chegar a essas taxas de falha, efetuando-se testes em amostras de tamanho grande.
A confiabilidade muito dificilmente é definida para produtos comerciais comuns, porém é geralmente um requisito importante em projetos críticos, como por exemplo na indústria aeroespacial e na área de equipamentos médicos

Efeito de Termoacoplamento

O efeito de termoacoplamento gera uma força eletromotriz térmica na junção de dois metais distintos. Em um resistor, esse efeito é causado pelos materiais usados em seus terminais e pelo elemento resistivo em si, que se conectam.

No geral, esse efeito é muito pequeno e pode ser desconsiderado, porém em alguns casos deve ser levado em consideração, como por exemplo em circuitos de alto ganho ou criticamente balanceados, e em resistores de resistência muito baixa. Pode-se minimizar esse efeito tentando manter tanto o corpo quanto os terminais do resistor à mesma temperatura.

Resistência térmica

A resistência térmica é o fator de proporcionalidade entre a dissipação de potência e excesso de temperatura, sendo geralmente expressa como:

Resistência térmica de um resistor

onde Rt é a resistência térmica, dT é a mudança de temperatura e P é a potência dissipada.

Potência Dissipada Máxima (Pmax)

Quando uma corrente circula por um resistor, uma parte da energia é convertida em calor. Damos o nome de dissipação de potência ao resultado da dissipação de energia em uma unidade de tempo. Isso pode provocar o acúmulo de calor no resistor, o que pode acabar alterando sua própria resistência, ou danificando o componente em casos extremos.

A potência dissipada máxima é o valor de potência máxima que o resistor pode suportar sem ter suas características alteradas ou sem se danificar. É normalmente especificada à temperatura de 25ºC, e em um datasheet geralmente encontramos um gráfico mostrando a potência nominal em relação à temperatura ambiente.

Os valores de potência padrão em resistores podem variar desde 1/16W até 300W. O valor mais comum para resistores padrão é 1/4W.

Recomenda-se empregar sempre resistores com potência entre 2 e 4 vezes o valor que será dissipado no circuito onde eles serão utilizados, por segurança..

Coeficiente de Temperatura

O valor ôhmico absoluto de um resistor depende de sua temperatura. O Coeficiente de Temperatura (CT) nos informa o quanto o valor da resistência muda conforme a temperatura é alterada, sendo expresso em partes por milhão por grau Celsius. Os CTs podem ter valores de ±1ppm/ºC a cerca de ±6700ppm/°C, dependendo do componente e de sua aplicação.

Este é um parâmetro importante, pois em algumas aplicações a alteração do valor da resistência de acordo com a temperatura deve ser a menor possível. A temperatura pode mudar de acordo com o aquecimento do resistor por dissipação de potência, ou por conta de alterações na temperatura ambiente.

Composições especiais para construção de resistores possuem coeficientes de temperatura em faixas bem definidas. Por exemplo, níquel puro tem um CT de cerca de 6700ppm/°C, enquanto o cobre possui CT de cerca de 3900ppm/°C. Já uma liga especial chamada de “Evenohm” possui um CT de apenas 5 a 20ppm/°C.

Coeficiente positivo significa que um aumento na temperatura provoca aumento da resistência, e coeficiente negativo significa que um aumento na temperatura provoca uma diminuição da resistência do componente.

Veja um exemplo: um resistor fabricado com fio de níquel, com uma resistência de 1000Ω, terá sua resistência alterada para cerca de 1670Ω se a sua temperatura subir de 20°C até 120°C – uma alteração de absurdos 67% em seu valor!

Já um resistor de Evenohm teria seu valor alterado para apenas 1001 Ω – totalmente desprezível.

Tensão Máxima de Operação (Vmax)

Trata-se do valor de tensão elétricas máxima que pode ser aplicada ao resistor. A tensão limite também é conhecida como Rigidez Dielétrica, e é diretamente proporcional à sua potência dissipada máxima (Pmax). No geral, os resistores são fabricados para trabalhar com valores máximos de tensão como por exemplo 250V, 450V, 1000V ou outros valores maiores.

Caso esse valor seja excedidos, o resistor invariavelmente será danificado.

Temperatura de Operação

A temperatura de operação é geralmente a temperatura máxima de funcionamento de um resistor. Uma faixa de temperatura de operação é frequentemente especificada, por exemplo, como -50°C a +350°C

Ruído

Este parâmetro se manifesta na forma de pequenas flutuações de tensão AC (alternada) quando uma tensão DC (contínua) é aplicada ao resistor. É um parâmetro difícil de se medir, porém muito importante, pois pode ter um efeito extremamente deletério em circuitos de sinais de baixo nível, amplificadores digitais, amplificadores de alto ganho, e outros.

O ruído depende de vários fatores, como o material que compõe o resistor, a tensão elétrica aplicada e até mesmo das dimensões físicas do componente.

Os resistores mais afetados por ruído, no geral, são os resistores de composição de carbono, seguidos pelos de filme de carbono; os menos afetados são os resistores de fio, seguidos pelos resistores de filme de precisão.

Ao projetar um circuito eletroeletrônico, fique atento a esses parâmetros quando for dimensionar seus resistores.

Referências:

The Ultimate Guide to Resistors. Riedon. www.riedon.com

Lopez, E. Componentes Elétricos para Eletrônica. Editora Fittipaldi. 1997

Platt, C. Encyclopedia of Electronic Components, Vol. 01. Editora Makermedia. 2013

 

Sobre Fábio dos Reis (1329 Artigos)
Fábio dos Reis trabalha com tecnologias variadas há mais de 25 anos, tendo atuado nos campos de Eletrônica, Telecomunicações, Programação de Computadores e Redes de Dados. É um entusiasta de Unix, Linux e Open Source em geral, adora Eletrônica e Música, e estuda idiomas, além de ministrar cursos e palestras sobre diversas tecnologias em São Paulo e outras cidades do Brasil.
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