Präzisionswiderstände Der passende Widerstand für Ihre Applikation

Wer als Schaltungsentwickler die passenden Widerstände für seine Applikation finden will, der sollte auch für dieses Bauteil zuerst einmal eine effektive Preis-Kosten-Vorteil-Risiko-Analyse durchführen.

Bei Widerständen stehen den Entwicklern verschiedene Technologien zur Verfügung, wobei jede Technologie abhängig von Kosten-Nutzen-Analysen für bestimmte Anwendungsbereiche vorteilhaft ist. Wenn jedoch die Anwendung hohe Langzeitstabilität, Anfangsgenauigkeit, minimale Drift bei Temperaturschwankungen, Feuchtigkeitsbeständigkeit und einige weitere Eigenschaften erfordert, ist die Auswahl begrenzter.

Der Kaufpreis ist im Allgemeinen für Dickschichtwiderstände am niedrigsten, für Dünnschichtwiderstände höher und für Folienwiderstände noch höher. Bekanntlich sind jedoch Kaufpreis und „Nutzungskosten“ zwei grundverschiedene Dinge. Eine preiswerte Komponente, die ausfällt, kann in Form von Ersatzkosten vor der Lieferung, Ausfällen in Betriebssystemen nach der Lieferung, gescheiterten Projekten und zukünftigen Geschäftsmöglichkeiten ein Vielfaches ihrer Kosten verursachen.

Dünnschichtwiderstände sind präziser als Dickschichtwiderstände. Sie sind jedoch auch teurer. Diese Technologie ist am besten für Anwendungen geeignet, die größere Präzision erfordern, wie z. B. analoge Schaltungen, bei denen die Stabilität von spezifischen Werten von Bedeutung ist und nicht die bloße Anwesenheit oder Abwesenheit eines Signals. Hier führt der Entwickler sowohl wirtschaftliche als auch Leistungsanalysen durch und ermittelt, ob die Anforderungen an Präzision und Stabilität von den teureren Dünnschichtwiderständen bei akzeptablem Risiko und akzeptablen Folgen eines Ausfalls für die Anwendung erfüllt werden.

Bei einigen Anwendungen sind jedoch die Folgen eines Ausfalls so teuer, dass nur die Verwendung von Widerständen mit sehr hoher Präzision und sehr hoher Zuverlässigkeit wie z. B. Folienwiderständen gerechtfertigt werden kann. Zum Beispiel ist der Zugriff auf Telemetrieausrüstungen an von der Erde entfernten Orten sowie die Reparatur derselben äußerst teuer. Wenn das Signal verloren geht, besteht sogar Lebensgefahr. Systeme im Weltraum müssen mit höchster Zuverlässigkeit arbeiten, es gibt keine Ersatzmöglichkeit und die Kosten für die Beförderung des Systems in die Betriebsposition sind astronomisch hoch. Automatische Prüfgeräte, die Hunderte von nahezu simultanen Prüfungen an Halbleitern durchführen, sobald diese das Fließband verlassen, müssen mit Präzision und Zuverlässigkeit arbeiten, da andernfalls Hunderttausende von Dollar verloren gehen können. Medizinische Ausrüstungen, die falsche oder unzuverlässige Ablesungen ausgeben, sind nicht geeignet, die Gesundheit und das Leben von Menschen schützen.

Die Wahl der Widerstandstechnologie hängt oftmals vom Standpunkt des Entwicklers in Bezug auf das Gesamtfehlerbudget ab (TEB – Total Error Budget). Der Entwickler kann einen Prozentsatz des vollen Abweichungsfehlerbudgets wählen, wenn die Ausrüstung nie unter Volllast betrieben wird. Zum Beispiel braucht ein Laborinstrument, das permanent in einem klimatisierten Labor installiert sein wird, keine Toleranz für Altkomponenten im Fall von übermäßiger Hitze.

Jedoch gibt es noch weitere Gründe die Toleranzen der Widerstände strenger einzustellen, als die anfängliche Berechnung ergibt. Die Genauigkeit von Messgeräten ist traditionell zehnmal größer als die erwartete Genauigkeit der geprüften Vorrichtungen. Daher sind für diese strengeren Toleranzanwendungen Folienwiderstände erforderlich. Zudem wird die Abweichung des Widerstands ohne jegliche Berücksichtigung der Belastungsfaktoren mit der Zeit eine Basisverschiebung erfahren, die zu berücksichtigen ist. Folienwiderstände weisen die geringste Widerstandsdrift über die Zeit auf. Der vom Komponentenhersteller empfohlene Neukalibrierungszyklus ist ein Faktor für die Marktfähigkeit seines Produkts. Je länger der Zyklus, desto besser ist das Produkt. Folienwiderstände tragen bedeutend zu einem längeren Kalibrierungszyklus bei.

Da der Belastungspegel bei jeder Anwendung verschieden ist, muss der Entwickler abschätzen, wie hoch der Belastungspegel sein könnte und jeder Anwendung einen Belastungsfaktor zuweisen. Bei einigen Anwendungen kann der Belastungspegel bei Betrieb niedrig sein, während der Belastungspegel außer Betrieb hoch ist. Wenn zum Beispiel ein Widerstand in einem Gerät installiert ist, das auf der Ladefläche eines Pick-ups auf ein Ölfeld transportiert wird, sind Stöße, Vibrationen, Regen, subarktische Kälte oder Sonnenhitze offensichtliche Faktoren.

Industriestandards für Stöße und Vibrationen basieren auf der Widerstandsfähigkeit von Endprodukten, die als Summe ihrer Teile angesehen werden, wobei der Schwellenwert der Wert ist, dem das anfälligste Teil standhalten kann. Über diese Industriestandards hinausgehend können einzelne Teilspezifikationen höhere Niveaus der Stoß- und Vibrationsbeständigkeit umfassen. Dies gilt für Düsenflugzeuge, Militärgeräte, die auf Lkws, Panzern und Schiffen installiert sind, Luftabwurfnotausrüstungen, Raketen usw.