3 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Резистор: классификация и принцип работы

Резистор: классификация и принцип работы

В процессе изготовления радиоэлектронных схем используется большое количество компонентов. К числу самых необходимых элементов можно отнести резисторы, ведь без них нельзя обойтись. Этот элемент способен одновременно выполнять большое количество полезных функций. Кроме того, многие электросхемы даже и представить невозможно без этой детали. Что такое резистор и какие бывают виды?

Что это такое и для чего необходимо

Такое название имеет пассивная составляющая электроцепи, которая обеспечивает сопротивление напряжению при его протекании. В масштабных схемах резисторы используются гораздо чаще, нежели остальные детали. Также они обеспечивают смещение транзисторов в усилительных каскадах. Однако самой важной их функцией считается регулировка и контроль напряжения в электроцепях.

Можно ли узнать, какая разновидность требуется для изготовления схем?

Для начала необходимо запомнить, что знание показателей сопротивления нагрузкам и силы электротока — это обязательное условие. Следует рассмотреть пару возможных вариантов воздействия этих элементов на параметры электросхемы:

  1. Если у вас нет никакой нужной информации, то нужно взять переменный тип устройства и обеспечить его последовательное подключение с нагрузкой. Регулятор следует вращать до тех пор, пока вы не добьетесь необходимого напряжения. Затем нужно вместо сопротивления переменного характера подсоединить постоянное с требуемыми характеристиками. Измерьте электроток, который идет сразу после установленного компоненты, и умножьте полученный показатель на подаваемое напряжение. Тогда вы узнаете, куда именно и в каких количествах подавать.
  2. Чтобы получить максимально точные вычисления, рекомендуется знать и показатель внутреннего сопротивления, идущего от источника электропитания.

Попробуем смоделировать несколько иную ситуацию. Имеется один резистор для нагрузки. Существует всем известный закон Ома, потому нужно подсчитать сопротивление, требуемое для электроцепи. Это крайне интересный случай, заслуживающий внимания. По какой причине была предложена эта формулировка? Суть в том, что большинство новичков задаются именно таким вопросом. Однако не всегда они рассуждают верно. Произвести расчет нужного показателя одним только законом Ома в этом случае не выйдет. Нужно воспользоваться дополнительной формулой, позволяющей вычислить добавочный резистор: СДБ = СН (НИП-НН)/НН=СН (х-1) .

Итак, разберем указанную формулу по порядку:

  • аббревиатура «СДБ» означает сопротивление, оказываемое добавочным резистором;
  • «НИП» — напряжение имеющегося источника электропитания;
  • «СН» — сопротивление нагрузки;
  • «Х» вычисляется посредством деления напряжения источника питания на напряжение, которое необходимо сделать на нагрузке;
  • «НН» — напряжение, получаемое на нагрузке.

Теперь следует воспользоваться указанной выше формулой. Предположим, что при наличии сопротивления в 1 Ом показатель СДБ составит 0,6 Ома. Если поставить 5 Ом, то в итоге получится 3,3 Ома. Это происходит по той причине, что чем меньше сопротивление нагрузки, тем большими характеристиками обладает электроток в электроцепи. При этом источник питания начнет просаживаться, потому что этот элемент тоже мешает свободному течению тока. Напряжение в это время будет уменьшаться, соответственно, необходимо поставить добавочный резистор, имеющий меньшие характеристики.

Классификация

Существует несколько видов резисторов.

Постоянные

Такое название имеют устройства, характеризующиеся постоянным сопротивлением. Данный параметр элемента не изменяется из-за влияния внешних факторов (проходящего электротока, света, температуры и т. д. ). По сути, любой радиоэлемент имеет нестабильности и внутренние шумы, обусловленные сторонним воздействием. Но они так ничтожны, что даже незаметны радиоэлектроникой и актуальны лишь в том случае, если создаются по-настоящему сложные электросхемы.

Построечные

Построечными называются резисторы, у которых только изредка изменяется режим функционирования. Регулировка сопротивления с их помощью происходит посредством обыкновенной отвертки. Для каких целей нужны построечные резисторы? В радиосхемах они применяются для деления напряжения и тока.

Фоторезисторы

Как работает резистор этого типа? Эти резисторы способны изменять свое сопротивление посредством воздействия света. Они делаются из материалов полупроводникового типа. Если требуется реакция устройства на свет, то используется кадмиевый сульфид или селенид. Для регистрации ИК-излучения применяется германий.

Терморезисторы

Такие элементы позволяют измерять температурные показатели внешней среды. Логично, что сопротивление терморезисторов изменяется в зависимости от температуры. Эти устройства часто встречаются в оранжереях, инкубаторах и иных конструкциях. Для каких целей они используются? При достижении определенных температурных пределов запускаются системы охлаждения или отопления. То есть, это очень нужный элемент, без которого сложно работать.

Резистор представляет собой очень полезный и нужный компонент, обладающий обширными возможностями применения. С теоретической точки зрения, без него можно обойтись лишь в самых простых электросхемах, состоящих из пары деталей, при условии, что энергетические источники будут подобраны крайне точно и будут работать стабильно. Но это маловероятно, и для создания оптимальных показателей их придется очень долго собирать. Для того чтобы упростить этот процесс, используются резисторы.

Читать еще:  Правила выбора масла для воздушного поршневого компрессора

Что такое резистор и для чего он нужен в электрической цепи

Определение

Резистор происходит от английского «resistor» и от латинского «resisto», что в переводе на русский язык звучит как «сопротивляюсь». В русскоязычной литературе наравне со словом «резистор» используют слово «сопротивление». Из названия ясна основная задача этого элемента – оказывать сопротивление электрическому току.

Он относится к группе пассивных элементов, потому что в результате его работы ток может только понижаться, то есть в отличие от активных элементов – пассивные сами по себе не могут усиливать сигнал. Что из второго закона Кирхгофа и закона Ома значит, что при протекании тока на резисторе падает напряжение, величина которого равна величине протекающего тока, умноженного на величину сопротивления. Ниже вы видите, как обозначается сопротивление на схеме:

Условное обозначение на схеме легко запомнить – это прямоугольник, по ГОСТ 2.728-74 его размеры равны 4х10 мм. Существуют варианты обозначений для резисторов разной мощности рассеивания.

Классификация резисторов происходит по ряду критериев. Если говорить о дискретных компонентах, то по методу монтажа их делят на:

  • Выводные. Используются для монтажа сквозь печатную плату. У таких элементов есть выводы, расположенные радиально или аксиально. В народе выводы называют ножками. Этот вид резисторов активно использовался во всех старых устройствах (20 и боле лет назад) – старых телевизорах, приёмниках, в общем везде, и сейчас используется в простых устройствах, а также там, где использование SMD компонентов по какой-то причине затруднено либо невозможно.
  • SMD. Это элементы, у которых нет ножек. Выводы для подключения расположены на поверхности корпуса, незначительно выступая над ней. Они монтируются непосредственно на поверхность печатной платы. Преимуществом таких резисторов является простота и дешевизна сборки на автоматизированных линиях, экономия места на печатной плате.

Внешний вид элементов двух типов вы видите на рисунке ниже:

Мы уже знаем, как выглядит этот компонент, теперь следует узнать о классификации по технологии изготовления. Выводные резисторы бывают:

  • Проволочными. В качестве резистивного компонента используют проволоку, намотанную на сердечнике, для снижения паразитной индуктивности используют бифилярную намотку. Проволоку выбирают из металла с низким температурным коэффициентом сопротивления и низким удельным сопротивлением.
  • Металлопленочные и композитные. Как можно догадаться, здесь в качестве резистивного элемента используют пленки из металлического сплава.

Так как резистор состоит из резистивного материала, в роли последнего может выступать проволока или плёнка с высоким удельным сопротивлением. Что это такое? Такие материалы как:

  • манганин;
  • константан;
  • нихром;
  • никелин;
  • металлодиэлектрики;
  • оксиды металлов;
  • углерод и прочие.

SMD или чип-резисторы бывают тонкопленочными и толстопленочными, в качестве резистивного материала используют:

Лудим, паяем, iPedы починяем

Классификация, основные параметры, обозначения и маркировка резисторов

Резистор (англ. resistor, от лат. resisto — сопротивляюсь) являет­ся одним из самых распространенных радиоэлементов. Резисторы составляют до 35 % общего количества элементов в схемах совре­менной радиоэлектронной аппаратуры. Они используются в каче­стве нагрузочных и токоограничительных элементов, добавочных сопротивлений и шунтов, делителей напряжения. Резисторы обес­печивают режимы работы усилительных и генераторных прибо­ров и позволяют погасить излишек питающего напряжения. Раз­личные типы резисторов приведены на рис. 2.1.

Классификация резисторов

В зависимости от назначения различают постоянные и пере­менные резисторы (рис. 2.2).

Наибольшее распространение имеют постоянные резисторы об­щего назначения, которые используются практически во всех ви­дах радиоаппаратуры и блоках питания. Номинальные значения таких резисторов находятся в пределах от 1 Ом до 10 МОм, а номинальные мощности составляют 0,125. 100 Вт. Класс точнос­ти резисторов общего назначения составляет 2, 5, 10 или 20% номинала.

Кроме того, применяются постоянные резисторы специального назначения. К ним относятся, например, прецизионные (особо точные) резисторы, которые используются в основном в измери­тельных приборах в качестве шунтов. Допуск этих резисторов составляет от ±0,001 до 1 %. Они отличаются высокой стабиль­ностью.

Высокочастотные резисторы также являются резисторами спе­циального назначения. Они отличаются низкой собственной индуктивностью и предназначены для работы в высокочастот­ных узлах. Кроме того, имеются и другие виды постоянных рези­сторов.

Переменные резисторы подразделяются на подстроечные и ре­гулировочные. Подстроечные резисторы впаиваются в схему, и при наладке их сопротивление подстраивается с помощью регулятора. На лицевую панель радиоаппаратуры регуляторы подстроечных резисторов не выводятся. Износоустойчивость подстроечных ре­зисторов составляет до 1000 циклов.

Регуляторы регулировочных резисторов выводятся на лицевую панель. Они служат для регулировки параметров в процессе экс­плуатации. Такие резисторы обеспечивают до 5000 циклов пере­стройки.

По виду зависимости номинального сопротивления регулиро­вочного резистора от смещения его подвижной системы различа­ют резисторы с пропорциональным и непропорциональным (не­линейным) законами регулирования сопротивления.

Резисторы классифицируются также по материалу резистивно­го элемента (рис. 2.3).

Читать еще:  Размеры профлиста: назначение определённых видов профнастила, их маркировка, длина и ширина

Основные параметры резисторов

1. Номинальная мощность рассеяния Ртм — мощность, которую резистор может рассеивать при непрерывной нагрузке, номиналь­ных давлении и температуре. В радиоэлектронной аппаратуре чаще всего используются непроволочные резисторы с номинальными мощностями 0,125; 0,25; 0,5; 1 и 2 Вт. Мощность резистора опре­деляется по формуле Р = U 2 /R, где U — напряжение на резисто­ре, В; R — сопротивление резистора, Ом.
С учетом возможного повышения температуры резисторы вы­бирают с номинальной мощностью на 20. 30 % больше расчет­ной. Численное значение мощности обычно входит в обозначе­ние резистора, например МЛТ-1, где Р„ом = 1 Вт. Обычно на корпусах непроволочных резисторов приводится мощность при /’„ом>2Вт.

2. Максимальное напряжение Umm— наибольшее напряжение (по­стоянное или действующее переменное), которое может быть при­ложено к токоотводам резистора с сопротивлением Я»^ > U^JPmu.

3. Температурный коэффициент сопротивления (ТКС) характе­ризует относительное изменение сопротивления при изменении температуры на 1 °С. Если сопротивление резистора при повыше­нии температуры возрастает, а при понижении уменьшается, то ТКС положительный, если же с повышением (уменьшением) тем­пературы сопротивление снижается (увеличивается) — ТКС отрицательный. Температурный коэффициент сопротивления непроволочных резисторов составляет 0,03. 0,1 1/°С, а резисто­ров повышенной точности — на порядок меньше.

4. Уровень шумов резистора, который оценивается по величине их переменной ЭДС, возникающей на его зажимах и отнесенной к 1 В приложенного к резистору напряжения постоянного тока.

5. Номинальное сопротивление — это электрическое сопротивле­ние, обозначенное на корпусе резистора и являющееся исходным для определения его допустимых отклонений. Резисторы выпуска­ются с таким значением номинального сопротивления, чтобы вме­сте с допуском оно было приблизительно равно значению сопро­тивления следующего номинала минус его допуск. Установлены следующие диапазоны номинальных сопротивлений: для посто­янных резисторов — от долей ома до единиц тераом; для пере­менных проволочных — от 0,47 Ом до 1 МОм; для переменных непроволочных — от 1 Ом до 10 МОм. Иногда допускается откло­нение от указанных пределов.

Численные значения номинальных сопротивлений резисторов, выпускаемых отечественной промышленностью, стандартизова­ны (ГОСТ 2825-67).

Разница между номинальным и действительным значениями (из-за погрешностей изготовления) сопротивления, отнесенная к номинальному значению, характеризует допускаемое отклоне­ние (допуск) от номинального сопротивления (в %). Допуски так­же стандартизованы и согласно ГОСТ 9667—74 имеют следующие значения: ±0,001, ±0,002, ±0,005, ±0,01, ±0,02, ±0,05, ±0,1, ±0,25, ±0,5, ±1, ±2, ±5, ±10, ±20 и ±30. Допуски указывают максимальное и минимальное значения номинального сопротив­ления.

Фактические значения сопротивлений могут отличаться от номинальных на величину стандартных допусков. Допуски указы­ваются в процентах (от ±0,001 до ±30).

Допустимые отклонения сопротивления (% от номинального значения) также обозначают буквами (табл. 2.1).

Что такое резистор и для чего он нужен?

Резисторы относятся к наиболее широко используемым в электронике элементам. Это название давно вышло из узких рамок терминологии радиолюбителей. И для каждого, кто хоть немного интересуется электроникой, термин не должен вызывать непонимание.

Что такое резистор

Наиболее простое определение выглядит так: резистор — это элемент электрической цепи, оказывающий сопротивление протекающему через него току. Название элемента происходит от латинского слова “resisto” — “сопротивляюсь”, радиолюбители эту деталь часто так и называют — сопротивление.

Рассмотрим, что такое резисторы, для чего нужны резисторы. Ответы на эти вопросы подразумевают знакомство с физическим смыслом основных понятий электротехники.

Для разъяснения принципа работы резистора можно использовать аналогию с водопроводными трубами. Если каким-либо образом затруднить протекание воды в трубе (например, уменьшив ее диаметр), произойдет повышение внутреннего давления. Убирая преграду, мы снижаем давление. В электротехнике этому давлению соответствует напряжение — затрудняя протекание электрического тока, мы повышаем напряжение в цепи, снижая сопротивление, понижаем и напряжение.

Изменяя диаметр трубы, можно менять скорость потока воды, в электрических цепях путем изменения сопротивления можно регулировать силу тока. Величина сопротивления обратно пропорциональна проводимости элемента.

Свойства резистивных элементов можно использовать в следующих целях:

  • преобразование силы тока в напряжение и наоборот;
  • ограничение протекающего тока с получением его заданной величины;
  • создание делителей напряжения (например, в измерительных приборах);
  • решение других специальных задач (например, уменьшение радиопомех).

Пояснить, что такое резистор и для чего он нужен, можно на следующем примере. Свечение знакомого всем светодиода происходит при малой силе тока, но его собственное сопротивление настолько мало, что если светодиод поместить в цепь напрямую, то даже при напряжении 5 В текущий через него ток превысит допустимые параметры детали. От такой нагрузки светодиод сразу выйдет из строя. Поэтому в схему включают резистор, назначение которого в данном случае — ограничение тока заданным значением.

Все резистивные элементы относятся к пассивным компонентам электрических цепей, в отличие от активных они не отдают энергию в систему, а лишь потребляют ее.

Разобравшись, что такое резисторы, необходимо рассмотреть их виды, обозначение и маркировку.

Виды резисторов

Виды резисторов можно разбить на следующие категории:

  1. Нерегулируемые (постоянные) — проволочные, композитные, пленочные, угольные и др.
  2. Регулируемые (переменные и подстроечные). Подстроечные резисторы предназначены для настройки электрических цепей. Элементы с переменным сопротивлением (потенциометры) применяются для регулировки уровней сигнала.
Читать еще:  Что нужно знать об изготовлении металлических дверей

Отдельную группу представляют полупроводниковые резистивные элементы (терморезисторы, фоторезисторы, варисторы и пр.)

Характеристики резисторов определяются их назначением и задаются при изготовлении. Среди ключевых параметров:

  1. Номинальное сопротивление. Это главная характеристика элемента, измеряется в омах (Ом, кОм, МОм).
  2. Допустимое отклонение в процентах от указанного номинального сопротивления. Означает возможный разброс показателя, определяемый технологией изготовления.
  3. Рассеиваемая мощность — предельная мощность, которую резистор может рассеивать при долговременной нагрузке.
  4. Температурный коэффициент сопротивления — величина, показывающая относительное изменение сопротивления резистора при изменении температуры на 1°С.
  5. Предельное рабочее напряжение (электрическая прочность). Это максимальное напряжение, при котором деталь сохраняет заявленные параметры.
  6. Шумовая характеристика — степень вносимых резистором искажений в сигнал.
  7. Влагостойкость и термостойкость — максимальные значения влажности и температуры, превышение которых может привести к выходу детали из строя.
  8. Коэффициент напряжения. Величина, учитывающая зависимость сопротивления от приложенного напряжения.

Применение резисторов в области сверхвысоких частот придает важность дополнительным характеристикам: паразитной емкости и индуктивности.

Полупроводниковые резисторы

Это полупроводниковые приборы с двумя выводами, обладающие зависимостью электрического сопротивления от параметров среды — температуры, освещенности, напряжения и др. Для изготовления таких деталей используют полупроводниковые материалы, легированные примесями, тип которых определяет зависимость проводимости от внешнего воздействия.

Существуют следующие типы полупроводниковых резистивных элементов:

  1. Линейный резистор. Изготовленный из слаболегированного материала, этот элемент имеет малую зависимость сопротивления от внешнего воздействия в широком диапазоне напряжений и токов, чаще всего он применяется в производстве интегральных микросхем.
  2. Варистор — элемент, сопротивление которого зависит от напряженности электрического поля. Такое свойство варистора определяет сферу его применения: для стабилизации и регулирования электрических параметров устройств, для защиты от перенапряжения, в других целях.
  3. Терморезистор. Эта разновидность нелинейных резистивных элементов обладает способностью изменять свое сопротивление в зависимости от температуры. Существует два типа терморезисторов: термистор, сопротивление которого падает с ростом температуры, и позистор, чье сопротивление растет вместе с температурой. Терморезисторы применяются там, где важен постоянный контроль над температурным процессом.
  4. Фоторезистор. Сопротивление этого прибора меняется под воздействием светового потока и не зависит от приложенного напряжения. При изготовлении используется свинец и кадмий, в ряде стран это послужило поводом для отказа от применения этих деталей по экологическим соображениям. Сегодня фоторезисторы уступают по востребованности фотодиодам и фототранзисторам, применяемым в аналогичных узлах.
  5. Тензорезистор. Этот элемент устроен так, что способен менять свое сопротивление в зависимости от внешнего механического воздействия (деформации). Используется в узлах, преобразующих механическое воздействие в электрические сигналы.

Такие полупроводниковые элементы, как линейные резисторы и варисторы, характеризуются слабой степенью зависимости от внешних факторов. Для тензорезисторов, терморезисторов и фоторезисторов зависимость характеристик от воздействия является сильной.

Полупроводниковые резисторы на схеме обозначаются интуитивно понятными символами.

Резистор в цепи

На российских схемах элементы с постоянным сопротивлением принято обозначать в виде белого прямоугольника, иногда с буквой R над ним. На зарубежных схемах можно встретить обозначение резистора в виде значка “зигзаг” с аналогичной буквой R сверху. Если для работы прибора важен какой-либо параметр детали, на схеме принято его указывать.

Мощность может обозначаться полосками на прямоугольнике:

  • 2 Вт — 2 вертикальные черты;
  • 1 Вт — 1 вертикальная черта;
  • 0,5 Вт — 1 продольная линия;
  • 0,25 Вт — одна косая линия;
  • 0,125 Вт — две косые линии.

Допустимо указание мощности на схеме римскими цифрами.

Обозначение переменных резисторов отличается наличием дополнительной над прямоугольником линии со стрелкой, символизирующей возможность регулировки, цифрами может быть указана нумерация выводов.

Полупроводниковые резисторы обозначаются тем же белым прямоугольником, но перечеркнутым косой линией (кроме фоторезисторов) с буквенным указанием типа управляющего воздействия (U — для варистора, P — для тензорезистора, t — для терморезистора). Фоторезистор обозначается прямоугольником в круге, к которому направлены две стрелки, символизирующие свет.

Параметры резистора не зависят от частоты протекающего тока, это означает, что данный элемент одинаково функционирует в цепях постоянного и переменного тока (как низкой, так и высокой частоты). Исключением являются проволочные резисторы, которым свойственна индуктивность и возможность потери энергии вследствие излучения на высоких и сверхвысоких частотах.

В зависимости от требований к свойствам электрической цепи резисторы могут соединяться параллельно и последовательно. Формулы для расчета общего сопротивления при разном соединении цепей существенно отличаются. При последовательном соединении итоговое сопротивление равно простой сумме значений входящих в цепь элементов: R = R1 + R2 +… + Rn.

При параллельном соединении для вычисления суммарного сопротивления необходимо сложить величины, обратные значениям элементов. При этом получится значение, также обратное итоговому: 1/R = 1/R1+ 1/R2 + … 1/Rn.

Общее сопротивление параллельно соединенных резисторов будет ниже наименьшего из них.

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector