Technologie des Résistances

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TECHNOLOGIE DES RESISTANCES
I ) RESISTANCES FIXES :INTRODUCTION :
A ) Rappels :
Reprenons les bases théoriques « loi d'ohm - loi de Joule ».
1 ) Définition :
« La résistance d'un élément résistant est le rapport entre la d.d.p. continue à ses bornes et
le courant continu qui le traverse, avec les conventions du système récepteur »
I
U
R=
2 ) Unité :
« L'unité de résistance est l'ohm (symbole Ω). L'ohm est la résistance d'un conducteur qui,
soumis à une d.d.p. de un volt, est traversé par un courant de un ampère.
On utilise couramment en électronique des multiples de l'ohm :
• le kilo Ohm (symbole kΩ ; 1 kΩ = l03 Ω),
• le mégohm (symbole MΩ ; 1 MΩ = 106 Ω). »
3 ) Température limite :
Une résistance est un récepteur thermique, la puissance absorbée est donnée par la loi de
Joule :
R
U
IRP
2
2
.==
La température limite de la résistance, plongée dans un milieu à température donnée (par
exemple 20° C) dans des conditions naturelles de refroidissement est obtenue lorsque la
puissance électrique absorbée maximal est égale à la puissance dissipée dans le milieu
ambiant.
Les expériences physiques montrent qu'en première approximation nous avons :
(
)
01
..
θ
θ
−
=
SKP
Avec
K est un coefficient de proportionnalité qui dépend de la nature des matériaux
utilisés pour la résistance et de l'état de surface,
S est la surface extérieure de la résistance en contact avec le milieu ambiant,
θ1 est la température limite de la résistance,
θ0 est la température du milieu ambiant.
B ) Définitions technologiques :
Les résistances fixes utilisées couramment en électronique peuvent être classées dans l'un des
types fondamentaux suivants (correspondant à la nature du matériau de base utilisé) :
• résistances au carbone,
• résistances métalliques bobinées,
• résistances métalliques non bobinées,
En plus de leur nature les résistances sont caractérisées par les paramètres suivants :
• résistance nominale,
• tolérances,

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• puissance nominale,
• tension nominale et tension maximale,
• coefficient de température,
• influence dé la température sur la puissance dissipable,
• coefficient de tension,
• influence de la fréquence,
• facteur de bruit.
1 ) Résistance nominale Rn et tolérances :
On désigne par résistance nominale Rn la valeur de la résistance pour laquelle le
composant a été élaboré.
On désigne par, tolérance absolue, l'écart ∆R maximal admis entre la valeur nominale
figurant au catalogue et la valeur réelle de l'échantillon mesurée avec précision, dans des
conditions normales d'emploi.
On utilise la tolérance relative ∆R/R qui est exprimée en pourcentage de la valeur
nominale, elle caractérise donc la précision exigée sur la valeur RN.
Chaque série de résistances présente une valeur de tolérance déterminée, par exemple 5 %.
Pour un emploi particulier, on choisira des résistances de cette série, si la précision s'avère
suffisante.
La valeur nominale et la tolérance sont marquées sur l'échantillon :
• soit en clair (valeur numérique exprimée),
• soit en code (couleurs conventionnelles).
Les valeurs nominales des résistances de chaque, série ne sont pas choisies de façon
quelconque. La liste des valeurs est normalisée, elle tient compte de la tolérance admise
pour la série.
Considérons deux valeurs nominales normalisées successives R1 et R2, dans la série définie
par la tolérance 10 % :
R1 couvre la zone de valeurs probables depuis 0,9 R1 jusqu'à 1,1 R1,
R2 couvre la zone de valeurs probables depuis 0,9 R2 jusqu'à 1,1 R2.
R1 et R2 sont choisies de telle manière que ces deux zones se recouvrent ou soient
pratiquement adjacentes.
Toute valeur réelle de résistance R désirée comprise entre R1 et R2 sera nécessairement
située dans l'une ou l'autre des zones de probabilité :
• soit dans celle de R1, on prendra R1,
• soit dans celle de R2, on prendra R2.
Dans ces conditions de choix, l'écart entre la valeur nominale prise et la valeur R désirée
sera inférieur à 10 %.
Remarque : si R se trouve dans la partie commune où les zones se recouvrent, on pourra
prendre R1, ou R2.
Prenons par exemple dans la série 10 %, les résistances normalisées :
R1= 82 kΩ qui couvre de 82 x 0,9 ≅ 74 kΩ à 82 x 1,1 ≅ 90 kΩ ;
R2=100 kΩ qui couvre de 100 x 0,9= 90 kΩ à 100x 1,1=110 kΩ.
On désire dans un montage utiliser :
• soit une résistance R= 87 kΩ, on choisira R1= 82 kΩ,
• soit une résistance R'= 94 kΩ, on choisira R2=100 kΩ,
• soit une résistance R" = 90 kΩ, on choisira R1 ou R2.
Bien entendu, les conditions du montage doivent permettre le choix de cette série à 10 %.
Les valeurs nominales sont généralement choisies dans les séries E24 tolérance ± 5 %, E12
tolérance ± 10 % et E6 tolérance ± 20 %.

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Nous rappelons qu'une série En est une suite de termes en progression géométrique dont le
premier terme est égal à 1 et la raison égale à n10 .
Remarque : Quelques constructeurs proposent des séries E48 et E96 pour les tolérances
± 2 %, ± 1 %.
Le tableau de la Figure 1 représente la liste des valeurs normalisées pour une décade dans
les trois séries E24 ; E12 ; E6.
Les résistances nominales choisies sont des valeurs approchées, exprimées avec deux
chiffres significatifs.
E24 E12 E6 E24 E12 E6
±5% ±10% ±5% ±5% ±l0% ±20%
10 10 10 33 33 33
11 36
12 12 39 39
13 43
15 15 15 47 47 47
16 51
18 18 56 56
20 62
22 22 22 68 68 68
24 75
27 27 82 82
30 91
Fig. 1
2 ) Puissance nominale Pn :
En air calme, dans les conditions normales (pression atmosphérique normale,
température ambiante normale), la température maximale que peut supporter une résistance
correspond à une puissance absorbée par cette résistance que nous appelons puissance
nominale Pn.
Le volume d'une résistance (pour un type donné) est d'autant plus grand que la puissance
nominale est plus importante (la surface de refroidissement est plus grande).
3 ) Tension nominale Un et tension maximale Uc :
II y a fréquemment une confusion entre la tension nominale et la tension maximale de
service.
La tension nominale Un est la conséquence de la puissance nominale Pn, elle correspond à
la tension qui provoquerait dans cette résistance une dissipation thermique égale à Pn, c'est-
à-dire :
nnn RPU .
2= ou nnn RPU .=
Exemple : dans la série Pn = 2W, la résistance Rn = 1 kΩ admet la tension
451000.2 ≈=
n
U V
Cependant pour une série de résistances de puissance nominale donnée, à une grande
valeur de Rn correspond une grande valeur de Un appliquée aux bornes de l'élément. Par
exemple pour la résistance marquée 2W−1 MΩ on trouve 1414 10 x 2 6==
n
U V
Un autre risque que l'élévation de température peut donc apparaître, c'est le risque de
claquage du matériau par surtension.

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Ainsi on détermine pour une série de résistances, une tension maximale Uc indiquée par le
fabricant, c'est-à-dire la valeur de tension au-delà de laquelle il y a risque de claquage.
Cette valeur Uc est applicable aux grandes résistances de la série, à partir d'une résistance
critique R pour laquelle Uc atteint la valeur Un.
Exemple : Pour une série Pn = 2 W le constructeur indique Uc = 200 V,
pour Uc = Un, R x 2200 c =, d'où Rc = 20 kΩ.
L'utilisateur d'une résistance doit s'assurer que les deux conditions suivantes sont remplies :
• puissance maximale absorbée ≤ Pn ce qui implique U < Un,
• tension maximale aux bornes ≤ Uc.
Illustrons ceci par deux applications numériques.
Pour les résistances faibles la tension d'emploi est limitée par Un.
Soit une résistance avec Rn =10 Ω, Pn = 10 W, Uc = 100 V. La tension nominale Un est
égale à 10 V.
Si l'utilisateur applique une d.d.p. de 100 V aux bornes de la résistance, elle absorbera une
puissance de 1000 W, ce qui est supérieur à la puissance nominale.
L'utilisateur devra se contenter d'une d.d.p. maximale de 10 V aux bornes de cette
résistance, il ne pourra jamais lui appliquer 100 V.
Pour les résistances élevées la tension d'emploi est limitée par Uc.
Soit une résistance avec Rn = 100 kΩ, Pn =10 W, Uc = 100 V.
La tension nominale Un est égale à 1000 V ce qui est supérieur à la tension maximale de
service Uc.
L'utilisateur devra se contenter d'une d.d.p. maximale de 100 V aux bornes de cette
résistance qui ne pourra jamais dissiper 10 W.
La résistance critique est donnée par la relation Uc = Un, c'est-à-dire pour la série de
résistances Pn=10 W, Uc=100 V :
1000
10
104
2
===
n
c
cP
U
R Ω
En résumé :
• pour les résistances nominales inférieures à la résistance critique c'est la puissance
nominale Pn qui limite l'utilisation de la résistance.
• pour les résistances nominales supérieures à la résistance critique, c'est la tension
maximale de service Uc qui limite l'utilisation de la résistance.
4 ) Coefficient de température
∆
∆
θ
R
R
:
Dans des conditions de refroidissement déterminées, lorsque la puissance absorbée par une
résistance augmente la température de celle-ci augmente. La résistance reste-t-elle
constante? Non, les variations de résistance sont caractérisées par le coefficient de
température.
On appelle coefficient de température la variation relative de la résistance due à une
variation absolue de température ambiante de 1°C. Ce coefficient s'exprime généralement
en 10-6/°C.

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5 ) Influence de la température ambiante sur la puissance dissipable :
Rappelons la relation
(
)
01
..
θ
θ
−
=SKP citée au §1.3, dans laquelle 1
θ
est la
température de l'échantillon, et 0
θ
la température du milieu ambiant. Or 1
θ
est limitée à
une valeur maximale m1
θ
qui dépend du matériau.
Donc la puissance maximale PM dissipée décroît quand 0
θ
augmente.
Pour l'emploi rationnel des résistances les constructeurs fournissent des courbes de
réduction de puissance dissipable en fonction de la température ambiante.
6 ) Coefficient de tension
∆
∆
U
R
R
:
Les conducteurs, en particulier le carbone, n'ont pas une résistance rigoureusement
constante (à température donnée) lorsque la d.d.p. appliquée à leurs bornes varie.
Nous introduisons le coefficient de tension qui est la variation relative de la résistance, due
à une variation absolue de tension appliquée de 1 V.
Ce coefficient s'exprime généralement en 10-4/volt.
7 ) Influence de la fréquence :
Suivant les fréquences de fonctionnement, le comportement des résistances est différent.
Les dimensions, la résistance nominale, la longueur des connexions jouent un rôle d'autant
plus grand que la fréquence est plus élevée.
8 ) Facteur de bruit :
L'agitation thermique et le passage du courant (à fréquence variable) créent un bruit. Ce
bruit est généralement exprimé en microvolt par volt appliqué à la résistance.
De façon plus imagée, nous pouvons dire : des vibrations désordonnées provenant de
l'agitation des charges dans la matière, se traduisent en radiophonie par une perturbation
sonore appelée bruit.
II ) RESISTANCES AU CARBONE :
A ) Généralités :
Les résistances au carbone sont les plus couramment utilisées, leurs caractéristiques sont
suffisantes dans la plupart des cas, et leur prix de revient est faible par rapport à l'ensemble
des résistances fixes.
1 ) Différents types :
Les résistances au carbone sont divisées en deux grandes catégories :
• les résistances au carbone aggloméré,
• les résistances à couche de carbone.
Ces dernières peuvent se séparer en plusieurs groupes : les résistances à couche d'usage
courant, les résistances à couche à haute stabilité, pour matériel professionnel, et les
résistances à couche à forte dissipation.
Ces différents types de résistances peuvent différer par leur protection, on distingue les
résistances non isolées et les résistances isolées.