Resistor

Se denomina resistencia o resistor al componente electrónico diseñado para introducir una resistencia eléctrica determinada entre dos puntos de un circuito eléctrico. En otros casos, como en las planchas, calentadores, etc., se emplean resistencias para producir calor aprovechando el efecto Joule. Es un material formado por carbón y otros elementos resistivos para disminuir la corriente que pasa. Se opone al paso de la corriente.

La corriente máxima y diferencia de potencial máxima en una resistencia viene condicionada por la máxima potencia que pueda disipar su cuerpo. Esta potencia se puede identificar visualmente a partir del diámetro sin que sea necesaria otra indicación. Los valores más comunes son 0.25 W, 0.5 W y 1 W.

Existen resistores cuyo valor puede ser ajustado manualmente llamados potenciómetros, reostatos o simplemente resistencias variables. También se producen dispositivos cuya resistencia varía en función de parámetros externos, como los termistores, que son resistores que varían con la temperatura; los varistores que dependen de la tensión a la cual son sometidos, o las fotorresistencias que lo hacen de acuerdo a la luz recibida.

Los resistores se utilizan en los circuitos para limitar el valor de la corriente o para fijar el valor de la tensión, según la Ley de Ohm. A diferencia de otros componentes electrónicos, los resistores no tienen polaridad definida.

Para caracterizar un resistor hacen falta tres valores: resistencia eléctrica, disipación máxima y precisión o tolerancia. Estos valores se indican normalmente en el encapsulado dependiendo del tipo de este; para el tipo de encapsulado axial, el que se observa en las fotografías, dichos valores van rotulados con un código de franjas de colores.

Estos valores se indican con un conjunto de rayas de colores sobre el cuerpo del elemento. Son tres, cuatro o cinco rayas; dejando la raya de tolerancia (normalmente plateada o dorada) a la derecha, se leen de izquierda a derecha. La última raya indica la tolerancia (precisión). De las restantes, la última es el multiplicador y las otras indican las cifras significativas del valor de la resistencia.

El valor de la resistencia eléctrica se obtiene leyendo las cifras como un número de una, dos o tres cifras; se multiplica por el multiplicador y se obtiene el resultado en Ohmios (Ω). El coeficiente de temperatura únicamente se aplica en resistencias de alta precisión o tolerancia menor del 1%.

En una resistencia tenemos generalmente cuatro líneas de colores, aunque podemos encontrar algunas que contenga cinco líneas (4 de colores y 1 que indica tolerancia). Vamos a tomar como ejemplo la más general, las de cuatro líneas. Con la banda correspondiente a la tolerancia a la derecha, leemos las bandas restantes de izquierda a derecha, como sigue:

Las primeras dos bandas conforman un número entero de dos cifras:^{[cita requerida]}

Luego:

El resultado numérico se expresa en Ohms.

Por ejemplo:

54 X 10² = 5400Ω o 5,4 kΩ y este es el valor de la resistencia expresada en Ohmios

A los resistores cuando se encuentran en circuitos con tecnología de montaje de superficie se les imprimen valores numéricos en un código similar al usado en los resistores axiales.

Los resistores de tolerancia estándar en estos tipos de montajes (Standard-tolerance Surface Mount Technology) son marcados con un código de tres dígitos, en el cual los primeros dos dígitos representan los primeros dos dígitos significativos y el tercer dígito representa una potencia de diez (el número de ceros).

En las resistencias SMD o de montaje en superficie su codificación más usual es:

2ª Cifra = 2º número

3ª Cifra = Multiplicador

1200 ohmios = 1,2 kΩ

La "R" indica coma decimal

3ª Cifra = 2º número

1,6 ohmios

2ª Cifra = 2º número

3ª Cifra = 3º número

0,22 ohmios

Los resistores de menos de 100 Ω se escriben: 100, 220, 470, etc. El número cero final representa diez a la potencia de cero, lo cual es 1.

Algunas veces estos valores se marcan como "10" o "22" para prevenir errores.

Los resistores menores de 10 Ω tienen una 'R' para indicar la posición del punto decimal.

Los resistores de precisión son marcados con códigos de cuatro dígitos, en los cuales los primeros tres dígitos son los números significativos y el cuarto es la potencia de diez.

Los valores "000" y "0000" aparecen en algunas ocasiones en los enlaces de montajes de superficie, debido a que tienen una resistencia aproximada a cero.

Formato: XX 99999 ó XX 9999X [dos letras]<espacio>[valor del resistor (tres/cuatro dígitos)]<sinespacio>[código de tolerancia(numérico/alfanumérico - un dígito/una letra)]

El rango de la temperatura operacional distingue los tipos comercial, industrial y militar de los componentes.

Las resistencias de precisión o de hojas metálicas, conocidas también por su nombre en inglés foil resistors, son aquellas cuyo valor se ajusta con errores de 100 partes por millón o menos y tienen además una variación muy pequeña con la temperatura, del orden de 10 partes por millón entre 25 y 125 grados Celsius. Este componente tiene una utilización muy especial en circuitos analógicos, con ajustes muy estrechos de las especificaciones. La resistencia logra una precisión tan alta en su valor, como en su especificación de temperatura, debido a que la misma debe ser considerada como un sistema, donde los materiales que la conforman interactúan para lograr su estabilidad. Una hoja de metal muy fino se pega a un aislador como el vidrio o cerámica, al aumentar la temperatura, la expansión térmica del metal es mayor que la del vidrio o cerámica y al estar pegado al aislador, produce en el metal una fuerza que lo comprime reduciendo su resistencia eléctrica, como el coeficiente de variación de resistencia del metal con la temperatura es casi siempre positivo, la suma casi lineal de estos factores hace que la resistencia no varíe o que lo haga mínimamente. Ver A Screening Method Using Pulsed-Power Combined with Infrared Imaging to Detect Pattern Defects in Bulk Metal Foil or Thin Film Resistors, https://nepp.nasa.gov/workshops/etw2019/talks/0617MON/1640%20-%202019-Brusse-NEPP%20ETW-Foil%20Resistor%20Screening-Final.pdf ^[1]​

Este componente tuvo su origen en varios países y en diferentes tiempos. Por los años 50, algunas empresas y centros académicos de tecnología, en especial en los Estados Unidos, comenzaron a investigar nuevas técnicas de componentes que se adaptaran a la industria naciente de los semiconductores. Los nuevos sistemas electrónicos debían ser más estables y más compactos y la industria de ese tiempo puso más énfasis en la precisión y en la estabilidad del comportamiento con los cambios de temperatura. En la tecnología de resistencias había dos tipos emergentes, las hechas con películas metálicas muy finas, depositadas en substratos aislantes, como el vidrio o la cerámica, y cuyo depósito se realizaba con técnicas de evaporación metálicas. Luego estaban las resistencias hechas con hojas metálicas, cuyos espesores eran mayores que los realizados con películas metálicas. Las hojas metálicas se pegaban a substratos aislante, como el vidrio o la cerámica.

Investigando el origen de esta última tecnología llegamos a Duncan y John Cox, los cuales patentaron en 1951, un resistor para uso de calefacción.^[2]​ Si bien el objeto de este componente era de ser usado como elemento de calefacción, la novedad del mismo residía en su construcción geométrica, la forma de las líneas resistivas fueron adoptadas por empresas dedicadas a la fabricación de resistencias de hojas metálicas realizada en 1979 por Benjamín Solow,^[3]​ o en su versión mejorada de 1983 realizada por Josph Szware,^[4]​ La realización de una resistencia de película metálica delgada, requiere experiencia avanzada en múltiples disciplinas como el dibujo vectorial, la metalurgia, adhesivos de alta temperatura, fotolitografía de líneas muy finas, grabado fino y pasivación química, que lo enmascara en contra de la acción de agentes externos, como una reacción química o electroquímica, la que reduce o es completamente impedida, diseño de la forma de los conductores para minimizar la inductancia, capacitancia, exceso de ruido y puntos calientes (puntos de alta densidad de corriente), análisis de tensiones mecánicas y sus componentes térmicos, encapsulamiento que reduzcan la tensión mecánica y las operaciones de fabricación en proceso y posteriores a la mejora de la fiabilidad.

Las resistencias de películas metálicas delgadas se usan en áreas de ambientes hostiles como las que ocurre en el espacio. Las demandas de la industria aeroespacial difieren de los requisitos comerciales en un área importante: la confiabilidad debe continuar. En algunos casos, solo hay una oportunidad para completar la misión y el sistema no puede ser devuelto al taller para reparaciones. Algunos sistemas deben transitar el espacio profundo durante 10 años o más antes de activarse. con una gran confiabilidad a largo plazo.

Un ejemplo simple es su utlizacion en amplificadores operacionales, la ganancia se establece por la relación de la resistencia de realimentación a la resistencia de entrada. Con amplificadores diferenciales, la relación se basa de un conjunto de cuatro resistencias. En ambos casos, cualquier cambio en las relaciones de estas resistencias afecta directamente la función del circuito. Estas pueden cambiar debido a diferentes coeficientes de temperatura que experimentan un calentamiento, ya sea interno o externo, por lo tanto, es común que muchos circuitos dependan de muchas características de estabilidad relacionadas con la aplicación, todo al mismo tiempo en los mismos dispositivos.

Como se indicó inicialmente, hay un efecto de interacción de fuerzas entre la hoja metálica y el substrato; la hoja metálica se comporta como una galga extensométrica, que es un sensor basado en el efecto piezorresistivo, un esfuerzo que deforma a la galga producirá una variación en su resistencia eléctrica.

Este sensor, en su forma básica fue usado por primera vez en 1936. El descubrimiento del principio fue realizado en 1856 por Lord Kelvin, el cual cargo alambres de cobre y de hierro, produciendo en los mismos una tensión mecánica y registrando un incremento de la resistencia eléctrica con la deformación unitaria por tracción (strain) del alambre, observó que el alambre de hierro tiene un incremento de la resistencia mayor que el alambre de cobre, cuando son sometidos a la misma deformación unitaria.

De los experimentos realizados por Lord Kelvin en 1856 resulta que cuando se somete un metal a una fuerza mecánica, se produce un cambio en su resistencia eléctrica. Así, sometiendo al metal a una fuerza que lo estire se produce un aumento de su resistencia, y si le aplicamos una compresión, su resistencia eléctrica disminuye. Este efecto, con el tiempo abrió un nuevo campo de las mediciones. Un aumento de la temperatura en un metal produce dos efectos, una dilatación y un aumento de su resistencia eléctrica.

En 1959, William T. Bean, introduce una galga extensométrica, o también llamada en inglés strain gauge de tipo de hoja metálica,^[5]​ con una geometría Cox utilizada para medir la deformación unitaria, de materiales sometidos a fuerzas mecánicas, varios puntos hay que resaltar de este desarrollo: 1) utiliza una hoja metálica con geometría Cox, 2) utiliza metales como constantan o nicromo y 3) la utilización de un método fotográfico y luego el uso de una erosión química para realizar el modelo resistivo. Estudiando este desarrollo, se puede especular que los técnicos que utilizaban las galga extensométrica, midiento las propiedades mecánicas de los vidrios y cerámicas, encontraron una variación muy chica de la resistencia con la temperatura, debido precisamente al efecto citado inicialmente.

La primera descripción de este sistema, utilizando las propiedades geométricas, físicas y químicas, como la geometría Cox, el efecto Kelvin y el uso de la aleación níquel-cromo, fueron integradas todas ellas en un componente, fue realizada por Zandman en 1970.^[6]​

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