Что такое резистор
Резистор — это пассивный элемент электроцепи обладающий постоянным или переменным сопротивлением, предназначенный для управления или ограничения (путем поглощения электрической энергии) параметров напряжения и силы тока, например для:
- Установки уровней рабочего тока и сигнала
- Деления напряжения
- Снижения параметра напряжения
- Установки определённых значений тока и напряжения в точных цепях
- Использования в качестве шунта (в амперметрах и измерителях напряжения)
- Снижения и подавления радиопомех
- Преобразование напряжения и силы тока друг в друга и наоборот
Обозначение резисторов на схемах:
Стандартное обозначение без указания номинальной мощности рассеивания
С номинальной мощностью рассеивания 0,05 Вт
С номинальной мощностью рассеивания 0,125 Вт
С номинальной мощностью рассеивания 0,25 Вт
С номинальной мощностью рассеивания 0,5 Вт
С номинальной мощностью рассеивания 1 Вт
С номинальной мощностью рассеивания 2 Вт
С номинальной мощностью рассеивания 5 Вт
С номинальной мощностью рассеивания 10 Вт
Резистор как таковой никто не открывал, это изобретение появилось как следствие множества экспериментов множества людей на основе закона Ома. Первым таким человеком, использовавшим удельное сопротивление проводников из разных материалов в своих личных экспериментах, был Генри Кавендиш ещё в 1776 году, но он не применял этот принцип в электронике, которая на тот момент времени ещё не появилась. После него многие люди экспериментировали с сопротивлением полупроводников, патент же на свои созданные электрические резисторы получил американский изобретатель Отис Бойкин 1959 году.
Отис Фрэнк Бойкин 1920 г. - 1982 г.
Принцип работы резисторов заключается в соответствии с законом Ома (U=IR): чем больше сопротивление при стабильном напряжении, тем меньше сила тока. Потому при необходимости получить определённую величину силы тока, ограничив его, необходимо повысить сопротивление на участке цепи, что делается с помощью резистора. Поскольку это крайне распространённая практика применяются резисторы повсеместно, практически во всех электронных приборах и устройствах.
Диаграмма для запоминания закона ома
Также стоит учитывать, что у различных резисторов разные параметры, которые определяются в зависимости от схемы, в которой они используются. К основным характеристикам относятся:
Номинальное сопротивление — первичный параметр сопротивления, обозначенный на поверхности резистора или указанный в документации.
Максимальная рассеиваемая мощность — предел мощности, которую элемент способен рассеять при долговременном использовании. Чем этот параметр выше, тем больше размер компонента. На схемах рассеиваемую мощность обычно указывают только для мощных резисторов.
Класс точности — параметр определяющий насколько фактическое сопротивление может отличаться от заявленного.
Предельное рабочее напряжение — наибольшее значение напряжение, при котором эксплуатация возможна неограниченное количество времени.
Также в зависимости от ситуации во внимание принимаются другие параметры, такие как:
Избыточный шум — возникающее в процессе протекания тока через резистор искажение формы сигнала.
Влагоустойчивость и термоустойчивость — учитываются в зависимости от условий в которых будет использоваться прибор и в зависимости от его класса надежности.
Коэффициент напряжения — характеристика, учитывающая зависимость показателя сопротивления от приложенного напряжения
Паразитные ёмкость и индуктивность — характеристики, учитываемые при использовании в устройствах работающих на высоких и сверхвысоких частотах.
Виды резисторов
По принципу работы:
Разрывной резистор — резистор выполняющий функцию защиты выпрямительного моста от броска тока в заряжающемся конденсаторе, либо предохранителя с номинальным сопротивлением (например 0,22 Ом). Зачастую помещается в дополнительный корпус или термоусадку, чтобы избежать разлёта частей резистора при разрыве.
Разрывные резисторы
Балластный резистор представляет собой электронный элемент, который распространенно применяется для контроля электрического тока в цепях с устройствами, такие как флуоресцентные лампы, которые могут обладать свойством, называемым отрицательным сопротивлением: при увеличении тока происходит снижение напряжения. Это может привести к неисправностям в блоке питания или даже разрушению самого устройства. Балластные резисторы обычно устанавливаются в последовательной конфигурации с элементами, обладающими отрицательной нагрузкой, и основываются на том, что все элементы в таком соединении получают равное количество тока. Балласты представляют собой в основном последовательные резисторы.
Переменные резисторы имеют три вывода, их значение сопротивления между средним и крайними выводами регулируется с помощью скользящего по резистивному слою контакта — бегунка. При движении контакта в одну сторону сопротивление между средним и одним из крайних контактов возрастает, а между средним и другим выводом падает, а при движении в обратную сторону эффект противоположный. Переменные резисторы отличающиеся меньшими габаритами и регулировка которых производится с помощью инструмента (обычно отвертки) называют подстроечными.
Если переменный резистор включается в цепь последовательно с потребителем нагрузки и служит для изменения тока в цепи, то он называется реостатом, а такой вид подключения реостатным.
Пример переменного и подстроечного резисторов
Также переменный и подстроечный резисторы по разному обозначаются на схеме:
Переменный резистор
Переменный резистор в реостатном включении
Подстроечный резистор
Подстроечный резистор в реостатном включении
Варистор — нелинейный полупроводниковый резистор, сопротивление которого меняется в зависимости от приложенного напряжения. Чем выше напряжение, тем ниже сопротивление варисторов. Основным его применением является защита электроцепей в которых он установлен о перенапряжения.
Варисторы
Обозначение варистора на схеме
Магниторезисторы - полупроводниковый резистор, в котором сопротивление зависит от внешнего магнитного поля, под воздействием поперечного магнитного поля сопротивление резистора увеличивается. Используются они в качестве высокочувствительных датчиков магнитного поля и, в сочетании с управляющей магнитной системой, в качестве переменных резисторов или переключательных бесконтактных элементов в некоторых приборах.
Пример магниторезистора
Фоторезисторы — подвид резисторов, которые изготавливаются из чувствительных к воздействию света полупроводниковых материалов, делая сопротивление резистора чувствительным к уровню освещённости. В темноте такой элемент обладает очень высоким сопротивлением (измеряемым в мегаомах), но когда он освещён, сопротивление значительно уменьшается.
Пример фоторезистора
Обозначение фоторезистора на схеме
Термисторы — подвид резисторов чувствительный к температуре, сопротивление которых при повышении температуры уменьшается (NTC-термисторы) или увеличивается (PTC-термисторы или позисторы). Используются они, например, в аппаратуре для теплового контроля, стабилизации режима работы изображения по вертикали в телевизорах.
Пример термистора
Обозначение терморезистора на схеме
Тензорезистор — резистор, сопротивление которого изменяется в зависимости от его деформации. Тензорезисторы используются при тензометрии. Это свойство позволяет измерять деформацию механически связанных с ними элементов и косвенно измерять силу, давление, приложенный вес, механические напряжения, крутящие моменты и прочие физические воздействия.
Пример тензорезисторов
Эквивалент нагрузки это низкоомный резистор с большой рассеиваемой мощностью, используемый для активной нагрузки и проверки оборудования которому, для корректной работы, необходима нагрузка. Они используются для проверки: блоков питания, сварки, замеров выходной мощности усилителей мощности звуковой частоты (УМЗЧ) и Высокочастотных усилителей мощности (RF Power Amplifier)
Пример эквивалента нагрузки
По способу монтажа:
Выводные резисторы
Предназначены для монтажа сквозь печатную плату с помощью «ножек». Такие резисторы использовались повсеместно в старой аппаратуре, сейчас же они применяются в простых устройствах, либо в таких случаях, когда использование SMD-резисторов не представляется возможным.
Выводные резисторы разделяют по конструкции на:
Проволочные резисторы самые простые, в качестве источника сопротивления они используют, как и следует из их названия, намотанную на непроводящий сердечник проволоку, выполненную в виде обмотки из материалов с высоким удельным сопротивлением, присоединяющейся к выводам из меди или латунных пластин. Для защиты от внешних воздействий такой резистор покрывается неорганической эмалью. Такая конструкция имеет малую степень отклонения от номинальных значений, низкий уровень шума, высокие показатели защищенности от внешних воздействий и большую допустимую мощность. К основным недостаткам таких резисторов относятся: высокая стоимость, большие габариты, сильная паразитная индуктивность и слабая надёжность электрического контакта выводов.
Проволочные резисторы
Композиционные резисторы изготавливаются из композиции на основе порошкообразных смесей порошкообразного проводника (сажа, графит) и связующего диэлектрика. Отличаются такие резисторы высокой термостойкостью и влагостойкостью, но имеют много недостатков по типу большого уровня шумов и существенной зависимости сопротивления от частоты тока и напряжения цепи.
Композиционные углеродные резисторы
Плёночные резисторы изготавливаются путём нанесения пленки из резистивного материала на небольшой керамический сердечник, после чего они покрываются защитной краской. Самый распространённый вид плёночных резисторов это резисторы из углеродной плёнки, но в зависимости от материала пленки будут отличаются и параметры резистора. Металлопленочные резисторы обладают высокой точностью и низким уровнем шума, металлооксидная плёнка обеспечивает высокую температурную устойчивость и стабильность работы.
Резистор из углеродной пленки
Маркируются такие резисторы с помощью полос разного цвета. Первые 3 полосы (слева на право) означают величину сопротивления, четвёртая это множитель, пятая допустимое отклонение сопротивления от номинального значения, шестая ТКС (температурный коэффициент сопротивления).
Если в маркировке 5 полос, то это значит, что ТКС не указана. Если полосы 4, помимо отсутствия ТКС, сопротивление кодируется только двумя полосами.
SMD-резисторы
Исходя из названия SMD (surface mounted device — прибор, монтируемый на поверхности), рассчитаны на поверхностный монтаж и выводов не имеют. Такие резисторы имеют миниатюрный размер с контактами, впаянными в поверхность, благодаря чему экономят место на плате, упрощают и ускоряют процесс сборки платы при автоматическом производстве и позволяют уменьшить габариты устройства.
SMD-резисторы также изготавливаются из резистивной плёнки, которая наносится на изолированную подложку. Они разделяются на тонкоплёночные и толстоплёночные.
SMD-резисторы
Они маркируются иначе. При трёхзначной маркировке резисторов с сопротивлением выше 10 Ом первые две цифры указывают начальное значение сопротивления, а третья - число нулей. Например, маркировка 153 означает сопротивление 15000 Ом = 15 кОм.
При четырёхзначной маркировке последняя цифра аналогично трёхзначной выступает числом нулей, а остальные начальным значением. Например, 1503 кодирует 150000 Ом = 150 кОм.
При маркировке с сопротивлением ниже 10 Ом для уточнения числа применяется символ "R" (в качестве запятой). Например, 5R6 кодирует 5,6 Ом, а R56 кодирует 0,56.