پیشگفتار:
در این نوشتار پیش از آنکه به بررسی تفاوت بین مقاومت فیلم کربنی و مقاومت فیلم فلزی بپردازیم، ابتدا باید ببینیم که اصلا مقاومت فیلم (حالا این فیلم از جنس کربن باشد یا فلز) یعنی چه، که این مطلب را با توجه به ساختار عملی این نوع از مقاومت‌ها توضیح خواهیم داد. سپس به بررسی تفاوت بین مقاومت فیلم کربنی و مقاومت فیلم فلزی خواهیم پرداخت. توجه شود که در این مطلب به مقاومتهای فیلم پایه‌دار (Axial) اشاره داریم.
پیشتر در مطلبی با عنوان قطعه الکترونیکی مقاومت چیست به تعریف این قطعه پرداختیم که در صورت نیاز ابتدا به آن مراجعه نمایید. در آنجا در توضیح اینکه قطعه الکترونیکی مقاومت (در واقعیت) چگونه است گفته شد که یک سیم بلند در برابر عبور جریان از خود مقاومت نشان می‌دهد لذا برخی از مقاومت‌ها دقیقاً این‌گونه ساخته شده‌اند یعنی به‌صورت یک سیم بلند (در فرم سیم‌پیچ). اما همه مقاومت‌ها به این شکل یا با این جنس ساخته نمی‌شوند و همان‌طور که می‌دانید انواع مقاومتهای متفاوتی وجود دارند.
یکی از این انواع، مقاومتهای فیلم هستند که وقتی به ساختار داخلی آنها نگاه می‌کنیم شاید همان ایده شکل سیم‌پیچی توجه ما را جلب کند، اما برای اینکه بدانید جزئیات آن از چه قرار است، با ما همراه باشید.
مقاومت فیلم چیست؟
بیایید نگاهی به ساختار یک مقاومت فیلم (پایه‌دار) بیندازیم. مطابق با تصویر در دو سمت پایه‌های فلزی آن قرار دارند که Lead خوانده می‌شوند. قسمت انتهایی هر پایه end cap نامیده می‌شود. دو end cap از طریق یک ماده عایق از جنس سرامیک به یکدیگر متصل می‌شوند. خب همان‌طور که مشخص است تا اینجا مقاومت نساخته‌ایم زیرا اتصال بین 2 پایه از جنس عایق است که خب طبیعتا هادی جریان الکتریکی نیست و اجازه عبور جریان الکتریکی را نمی‌دهد (مقاومت بسیار بزرگی است)، در حالی که ما می‌خواهیم بین این 2 پایه (در داخل مقاومت) یک رسانا وجود داشته باشد که ضمن اینکه به جریان اجازه عبور دهد، از خود مقاومت (مناسبی که مورد نیاز ما است) هم نشان دهد.
برای تحقق این هدف روی عایق (سرامیک) را با لایه‌ای از یک ماده هادی می‌پوشانند و این ماده هادی را به شکل مارپیچ (helical) برش می‌زنند مثلا با استفاده از لیزر تا به مقدار مقاومت مورد نظر دست پیدا کنند و همان‌طور که در تصویر دیده می‌شود این لایه هادی که به شکل سیم‌پیج به نظر می‌آید با دو end cap در اتصال است. به این لایه در انگلیسی film می‌گویند و به همین دلیل این فرم از مقاومت‌ها، مقاومتهای فیلم نامیده می‌شوند.
توجه شود که در حالت کلی این فیلم می‌تواند نازک یا ضخیم باشد حال آنکه در این نوع از مقاومت‌ها معمولا نازک است. از طرف دیگر جنس‌های متفاوتی می‌تواند داشته باشد که به همین خاطر مقاومتهای فیلم متفاوتی خواهیم داشت برای مثال فیلم کربنی، فیلم فلزی و فیلم اکسید فلزی که در ادامه به بررسی تفاوت بین مقاومت فیلم کربنی و مقاومت فیلم فلزی خواهیم پرداخت
مقاومت فیلم فلزی
براساس بخش قبل اکنون می‌دانیم در صورتی که جنس فیلم روی ماده عایق (که نقش نگهدارنده را بازی می‌کند و مثلا سرامیکی است) از فلز باشد به این مقاومت فیلم، مقاومت فیلم فلزی گویند. این فلز می‌تواند نیکل کروم، طلا با پلاتین یا نیترید تانتالیوم باشد.
همان‌طور که می‌دانید، ضخامت این فیلم تاثیر زیادی بر مقدار مقاومت دارد. هرچه ماده ضخیم‌تر باشد، مقاومت کمتری دارد، اگرچه عوامل دیگری نیز هستند که تأثیر زیادی در مقدار مقاومت نهایی دارند، برای مثال عرض برش‌هایی که روی فیلم زده می‌شود. ضخامت لایه فلزی معمولا بین 50 تا 250 نانومتر است. یک لایه ضخیم‌تر، پایداری بهتر و مقدار مقاومت کمتری را فراهم می‌کند.
ظاهر کلی مقاومتهای فیلم فلزی شبیه مقاومتهای فیلم کربنی می‌باشد، اما ویژگی‌هایی چون پایداری، دقت و قابلیت اطمینان در مقاومتهای فیلم فلزی بسیار بهتر است و از طرفی قیمت آنها نیز بیشتر از نمونه‌های مشابه فیلم کربنی می‌باشد. معمولاً از مقاومت فیلم فلزی در کاربردهایی که به دقت بالایی نیاز است استفاده می‌شود.
مقاومت فیلم کربنی
طبیعتا با قرار دادن لایه‌ای (فیلمی) از کربن روی عایق نگهدارنده سرامیکی، مقاومت فیلم کربنی تهیه می‌شود. می‌دانیم که این لایه کربنی در نقش عنصر مقاومتی عمل می‌کند. مقاومتهای فیلم کربنی از 1 اهم تا 1 مگااهم در دسترس هستند. مقدار مقاومت با ضخامت و عرض فیلم کربنی و همچنین طول مسیری که جریان باید از فیلم عبور کند تعیین می‌شود.
با تنظیم ضخامت لایه کربنی و سایر عوامل دخیل (مشابه با مقاومت فیلم فلزی) می‌توانیم مقدار مقاومت فیلم کربن را به مقدار مورد نیاز تنظیم کنیم. مثلا همان‌طور که پیشتر گفته شد یک روش تنظیم مقدار مقاومت با ایجاد برش مارپیچ در فیلم می‌باشد. زیرا این کار باعث افزایش طول مسیر و همچنین کاهش عرض عنصر مقاومتی می‌شود.
مقاومتهای فیلم کربنی نویز حرارتی زیاد و دقت کمتری دارند و طبیعتا در کاربردهایی که حساسیت زیادی به دقت ندارند مورد استفاده قرار می‌گیرند. نمونه‌ای از مقاومت فیلم کربنی که در فروشگاه اینترنتی کهرنیک موجود است را در تصویر مشاهده می‌کنید.
بررسی تفاوت بین مقاومت فیلم کربنی و مقاومت فیلم فلزی
براساس آنچه تا اینجا گفته شد، مهم‌ترین شباهت بین مقاومت فیلم فلزی و مقاومت فیلم کربنی، نحوه ساخت آنها و مهم‌ترین تفاوت جنس ماده مورد استفاده است. اما تفاوت بین مقاومت فیلم کربنی و مقاومت فیلم فلزی محدود به این موارد نیست و چند پارامتر مهم دیگر نیز باید مورد توجه قرار گیرند:
ضریب دمایی (Temperature coefficient) مقاومت: معیاری برای اندازه‌گیری تغییر مقدار مقاومت یک مقاومت (قطعه الکترونیکی) با تغییر دما است. مقاومتهای فیلم فلزی دارای ضرایب دمایی مثبت مناسبی هستند (با افزایش دما کمی مقدار مقاومت آنها افزایش می‌یابد). اما مقدار این کمیت در مقاومتهای فیلم کربنی عدد منفی بالایی است که یعنی آنها مستعد کاهش مقدار مقاومت با افزایش دما می‌باشند (و مقدار این کاهش هم کم نیست).
دقت مقاومت: مقاومتهای فیلم فلزی با تلرانس‌های 0.1، 0.25، 0.5، 1 و 2 درصد در بازار موجود هستند (یعنی در این نوع مقاومت می‌توان به این میزان کم تلرانس دست یافت). اما در مقاومتهای فیلم کربنی مقادیر تلرانس 2، 5، 10 و 20 درصد هستند (و این یعنی در این نوع مقاومت نمی‌توان به تلرانس‌های پایین‌تر رسید).
لذا به این نتیجه می‌رسیم که تلرانس در مقاومتهای فیلم کربنی بالاتر است. اینها مقاومتهای معمولی‌ای هستند که دقت آنها عموماً زیاد نیست هرچند پرکاربرد هستند اما جایی که به دقت بالا نیاز است به سراغ مقاومتهای فیلم فلزی می‌رویم که این موضوع یکی از عوامل اساسی تفاوت بین مقاومت فیلم کربنی و مقاومت فیلم فلزی است.
رنگ ظاهری مقاومت: مقاومتهای معمولی (فیلم کربنی) که دقت و هزینه تولید پایینی دارند معمولا به رنگ زرد یا صورتی می‌باشند، درحالی‌که بیشتر مقاومتهای فیلم فلزی آبی هستند. بنابراین از روی رنگ می‌توان تفاوت بین مقاومت فیلم کربنی و مقاومت فیلم فلزی را شناسایی کرد (که با کدام سروکار داریم).
کاربرد: مقاومتهای فیلم فلزی در کاربردهایی که نیاز به دقت و پایداری بالایی دارند، مانند تجهیزات صوتی و ابزار دقیق، ترجیح داده می‌شوند. همچنین میزان توان مصرفی در مقاومتهای فیلم فلزی پایین‌تر برای مثال 0.125 وات است. اما این مقدار در مقاومتهای فیلم کربنی بالاتر بوده و مثلا 0.25 وات می‌باشد.
از سوی دیگر، مقاومتهای فیلم کربنی مقرون‌به‌صرفه‌تر هستند و در کاربردهای عمومی استفاده می‌شوند که در آن تلرانس‌ها و پایداری اهمیت زیادی ندارند. مقاومتهای فیلم فلزی در حالت کلی گران‌تر از مقاومتهای فیلم کربنی می‌باشند.
پسگفتار
اگر بخواهیم جمع‌بندی‌ای از موارد گفته شده ارائه دهیم، تفاوت بین مقاومت فیلم کربنی و مقاومت فیلم فلزی در میزان دقت، پایداری، و کاربرد آن‌هاست. هر دو نوع کاربردهای مشخص خود را دارند و اینکه کدام نوع از آنها باید در یک مدار استفاده شود، به ویژگی‌های مدار الکترونیکی بستگی دارد. تفاوت بین مقاومت فیلم کربنی و مقاومت فیلم فلزی از نقطه‌نظرات مختلف در این نوشتار مورد بررسی قرار گرفت تا بتوانید بهترین و مناسب‌ترین گزینه را برای مدار الکترونیکی خود انتخاب نمایید.
در صورت داشتن هرگونه سوالی از طریق بخش نظرات در پایین صفحه با ما در ارتباط باشید. تجربه کاری خود را نیز از همین طریق می‌توانید با ما در میان بگذارید. ضمنا برای خرید مقاومت فیلم کربنی یا خرید مقاومت فیلم فلزی می‌توانید از دسته‌های مربوط به هرکدام در فروشگاه اینترنتی کهرنیک بازدید نمایید.
بسیار عالی بود 👌
ممنون از شما
سپاس از مقاله خوبتون.بسیار دقیق بیان کردید.👏
خواهش می‌کنم، لطف دارین، انشاءالله که مفید واقع بشه.
بسیار مقاله خوب و با کیفیتی بود و مفاهیم رو هم خیلی روان و ساده بیان کردید.
ممنون از شما. امیدوارم که براتون کاربردی باشه.