Какую функцию выполняет резистор в электрической цепи

Резистор (или сопротивление) — пассивный элемент электрической цепи. Он может обладать конкретным значением сопротивления или переменным. Резисторы используются практически во всех электронных и электрических устройствах. В электрических цепях резисторы используют в разных целях:

  • Для преобразования силы тока в напряжение
  • Для преобразования напряжения в силу тока
  • Для ограничения тока
  • Для поглощения эл. энергии

Их основные технические параметры — номинальное сопротивление (номинал) в Омах, максимальная рассеиваемая мощность, максимальное рабочее напряжение и класс точности. Есть и другие параметры, такие как температурный коэффициент, термостойкость, влагоустойчивость и другие. Так же имеются паразитные параметры — емкость и индуктивность. Эти параметры важно учитывать при разработке устройств, предназначенных для работы в сложных условиях или требующих высокой точности, но можно опустить при небольших самоделках на Arduino.

Обозначение резисторов

В мире есть несколько общепринятых условных графических обозначений резисторов на схемах. В США рисунок резистора похож на зигзаг, а в России и Европе он выглядит как прямоугольник.

Пример рисунка резисторов в России и Европе (а), и в США (б)

В России существует ГОСТ 2.728-74, в соответствии с которым постоянные резисторы на схемах должны обозначаться так:

Обозначения постоянных резисторов по ГОСТ 2.728-74

По тому же ГОСТу нелинейные, переменные и подстроечные резисторы должны обозначаться так:

Обозначение переменных резисторов по ГОСТ 2.728-74

Маркировка резисторов.

Обозначения резисторов на схемах различаются в зависимости от страны. В нашей стране можно понять, где обозначен резистор, по прямоугольнику с маркировкой в виде наклонных или вертикальных линий, знаков V или Х, с буквой «R» вверху прямоугольника. На зарубежных (американских) схемах резистор обозначается сплошной линией с несколькими изломами.

Что такое резистор

Ниже на рисунке видна маркировка резисторов:

Что такое резистор

Наклонные линии обозначают мощность резистора до 1 Вт. Вертикальные линии и знаки V и X (римские цифры), указывают на мощность резистора в несколько Ватт, в соответствии со значением римской цифры.

Переменный резистор.

Переменный резистор — это резистор, у которого электрическое сопротивление между подвижным контактом и выводами резистивного элемента можно изменять механическим способом.

Резистор, конденсатор, катушка индуктивности, сравнение свойств в электрических цепях

Переменные резисторы, их также называют реостатами или потенциометрами, предназначены для постепенного регулирования силы тока и напряжения. Выглядят они так:

Что такое резистор

Разница в том, что реостат регулирует силу тока в электрической цепи, а потенциометр — напряжение. На радиосхемах переменные резисторы обозначаются прямоугольником с пририсованной к их корпусу стрелочкой.

Что такое резистор

На схемах цифрами от 1 до 3 указывается расположение выходов резистора.

Что такое резистор

Регулировать мощность сопротивления переменных резисторов можно с помощью вращения специальной ручки. Те из резисторов, у которых регулировка сопротивления резистора может осуществляться только с помощью отвертки или специального ключа-шестигранника, называются подстроечными переменными резисторами. Выглядят они так:

Что такое резистор

Виды резисторов

Все виды резистора имеют ряд отличительных характеристик, помимо сопротивления. Для их изготовления применяют различные материалы. Количество контактов у них также разное.

Никакая электронная аппаратура не может обойтись без указанных компонентов. Но в некоторых образцах они используются в качестве дискретных элементов, в других же — это составляющие интегральных микросхем. Резистор, характеристики которого различны, подбирается под конкретные задачи.

Рассмотрим основные разновидности указанных электронных образцов.

виды резистров

Имея разное назначение, резисторы делят на:

  • общего назначения;
  • специального назначения.

По типу смены сопротивления в цепи тока:

  • постоянные;
  • переменные подстроечные;
  • переменные регулировочные.

По характеру защиты от действия влаги:

  • незащищенные;
  • компаундированные;
  • впрессованные в пластмассу;
  • герметизированные;
  • лакированные;
  • вакуумные.

По способу сборки:

  • для печатной сборки;
  • для навесной:
  • для микросхем;
  • для микромодулей.

По вольт-амперным показателям:

По типу проводки:

  • проволочные;
  • ленточные.

По исходному материалу:

  • углеродистые;
  • металлопленочные;
  • металлоокисные;
  • композиционные;
  • проволочные;
  • интегральные.

По используемому материалу, из которого изготовлены

В производстве резисторов могут использовать проволоку, металлическую фольгу и неметаллические исходники. В первых, преимущественно в качестве сырья для производства проволоки берут нихром, никелин, константан. Для непроволочных образцов применяют пленки, у которых максимальные показатели сопротивления. В фольговых образцах резисторов применяется специальная фольга с необходимыми для резистора показателями. В толстопленочных образцах привлекают такие вещества как рутенит свинца, висмут, диоксид рутения.

Непроволочные модели бывают тонкослойными и композиционными. Тонкослойные получили такое название благодаря толщине: она составляет всего несколько нанометров. Композиционные намного толще — до десятых миллиметра.

Среди тонкослойных выделяют такие группы:

  • металлоокисные;
  • металлизированные;
  • углеродистые;
  • бороуглеродистые;
  • металлодиэлектрические.

Среди композиционных выделяют следующие типы резисторов:

Последние могут быть с органическим и неорганическим диэлектриком. Следует иметь в виду, что оба конца резистора идентичны в плане полярности.

По предназначению сопротивления

Резистивное сопротивление у компонентов постоянного и переменного характера имеет различные показатели. Постоянные образцы делятся на компоненты общего и специального назначения.

Полупроводники специального назначения делятся на группы:

  • высоковольтные;
  • высокочастотные;
  • высокомегаомные;
  • прецизионные.

Все эти компоненты имеют высокую стабильность, этим объясняется их задействование в приборах измерительного характера.

Переменные резисторы относятся к подстроечным или регулировочным образцам.

По числу контактов

Резисторы характеризуются контактами от одного до нескольких, этим и объясняется их основное назначение. Контакты тоже разнятся: SMD-резисторы оснащены соединительной площадкой, проволочные — спиралью из особого материала, металлопленочные — специальной пленкой, квантовые — контактами точечного воздействия, переменные — мобильными.

Основные характеристики электронных компонентов

К основным параметрам относят:

  • сопротивление номинального характера;
  • предельная рассеиваемая мощность;
  • коэффициент сопротивления (температурный);
  • технологический разброс (отличие/изменение от номинального показателя);
  • граничное рабочее напряжение;
  • предельный показатель температуры;
  • термоустойчивость;
  • влагостойкость;
  • коэффициент напряжения (связан с приложенным напряжением).

Сферы применения резисторов

Изделия применяется в электронике и радиоэлектронике. Позволяют ограничить электрический ток в электроцепи. Если резистор в электрической цепи подобран правильно, то достичь нужного показателя довольно легко. Если напряжение стабильное, то чем выше напряжение, тем ниже сила тока на выходе.

Таким образом, резисторы имеют цель преобразовать напряжение в электрический ток, а ток — в напряжение. В устройствах, предназначенных для измерения разных величин, резисторы делят напряжение, а также снижают или устраняют помехи радиохарактера.

Отображение в схемах

схема электроцепей резисторов

Если рассмотреть схемы электроцепей, то в российских и европейских вариантах будут похожие изображения — прямоугольник 4х10 миллиметров. А для обозначения показателей сопротивления используется отдельные знаки.

Принцип работы резистора

Что такое резистор, уже было рассмотрено выше. А как они функционируют?

Их работу полностью регулирует закон Ома. То есть, напряжение напрямую связано с величиной тока и показателями напряжения. Использование различных деталей дают возможность изменить указанные показатели до необходимой величины. Причина этого в том, что ток, двигаясь по цепи и попадая в резистор, снижает свою активность и продвигается медленнее далее по электрической цепи. Это и есть их принцип.

схема работы резисторов

Резистор в цепи может быть подсоединен несколькими способами. Используется параллельное и последовательное подключение. Но зачастую их компонуют вместе и получают смешанный способ соединения.

Виды

Мы уже упомянули два типа резисторов, отличающиеся по конструкции: постоянные, у которых сопротивление статичное (допускается мизерное отклонение параметров при нагреве элемента) и переменные. К последним можно добавить подвид переменных сопротивлений (полупроводниковых резисторов) – нелинейные.

Сопротивление нелинейных компонентов изменяется в широких пределах под воздействием различных факторов:

  • изменения температуры (терморезисторы);
  • яркости света (фоторезисторы);
  • изменений напряжения (варисторы);
  • деформации (тензорезисторы);
  • напряжённости электрического поля (магниторезисторы);
  • от протекающего заряда (мемристоры).

За видом резистивного материала классификация может быть следующей:

  • проволочные резисторы (рис. 6);
  • композиционные;
  • металлоплёночные (рис. 7);
  • металлооксидные (характеризуются стабильностью параметров);
  • углеродные (угольный резистор);
  • полупроводниковые, с применением резистивных полупроводниковых материалов (могут быть как линейными, так и переменными).

Проволочные резисторыПостоянные плёночные SMD компоненты

Отличие плёночных smd компонентов от композиционных деталей состоит в способах их изготовления. Композиционные детали производятся путём прессования композитных смесей, а плёночные – путём напыления на изоляционную подложку.

В интегральных монокристаллических микросхемах методом трафаретной печати или способом напыления в вакууме создают встроенные интегральные резисторы.

По назначению сопротивления подразделяются на детали общего назначения и на компоненты специального назначения:

  • прецизионные и сверхпрецизионные (высокоточные детали с допуском отклонений параметров от 0,001% до 1%);
  • высокоомные (от десятков МОм до нескольких Том);
  • высокочастотные, способные работать с частотами до сотен МГц;
  • высоковольтные, с рабочим напряжением, достигающим десятков кВ.

Можно классифицировать детали и по другим признакам, например по типу защиты от влаги или по способу монтажа: печатный либо навесной.

Номиналы резисторов

Элементы имеют свой допуск в отклонениях номинальных сопротивлений. В соответствии с допусками номиналы резисторов разбиты на 3 ряда, которые обозначаются: Е6, Е12, и Е24.

Компоненты ряда Е6 имеют допуск отклонения ± 20%; ряда Е12 – ± 10%, а ряда Е24 – ± 5%.

Номиналы резисторов каждого ряда представлены в справочных таблицах, которые можно найти в интернете.

Резистор

Виды резисторов

Рези́стор (англ. resistor, от лат. resisto – сопротивляться), элемент электрической цепи (обычно в виде законченного изделия), основное функциональное назначение которого оказывать известное активное сопротивление электрическому току .

Резистор используется для обеспечения требуемого распределения токов и напряжений между отдельными участками (ветвями) электрической цепи.

Резисторы характеризуются: номинальным значением электрического сопротивления (от 0,1 Ом до 1 ТОм), допустимым отклонением от него (от долей до десятков процентов), максимальной мощностью рассеяния (обычно от сотых долей ватт до нескольких мегаватт, а также предельным рабочим напряжением (от долей вольт до десятков киловольт), рабочей температурой (от –60 °C до 100–200 °C) и др.

По назначению резисторы подразделяются на 3 основных класса:

  • постоянные резисторы (в том числе прецизионные, высоковольтные, высокочастотные и др.), сопротивление которых задаётся при изготовлении и сохраняется неизменным в процессе эксплуатации;
  • переменные резисторы (подстроечные, регулировочные, т. н. реостаты) – сопротивление может быть изменено механическим перемещением подвижного контакта;
  • резисторы, преобразующие в электрическое сопротивление изменение какой-либо физической величины, например, температуры или потока излучения ( терморезисторы , болометры ), освещённости ( фоторезисторы ), напряжённости электрического поля ( варисторы ), магнитного поля ( магниторезисторы ).

По материалу токопроводящей части (резистивного элемента) резистора и его конструктивному исполнению различают металлические, полупроводниковые , керметные , проволочные, плёночные и другие резисторы.

Для изготовления резисторов широко применяются различные композиционные материалы (на основе сплавов металлов, аморфного углерода , графита , оксидов металлов, с органическим связующим и др.).

Резисторы, используемые в составе интегральных схем , формируются на основе легированного монокристаллического кремния в слоях транзисторной структуры непосредственно в процессе изготовления микросхем.

Редакция технологий и техники

Опубликовано 10 октября 2022 г. в 11:14 (GMT+3). Последнее обновление 10 октября 2022 г. в 11:14 (GMT+3). Связаться с редакцией

Типы резисторов по характеру вольтамперной характеристики

По ВАХ резисторы разделяются на линейные и нелинейные. Сопротивление линейных резюков не зависит от напряжения и тока, а сопротивление нелинейных элементов меняется, в зависимости от этих (или других) величин. Малогабаритные линейные детали типа МЛТ (металлизированные лакированные термостойкие) используются в аппаратуре связи – магнитофонах и радиоприемниках.

Примером нелинейных резисторов может служить обычная осветительная лампочка, чье сопротивление в выключенном состоянии намного меньше, чем в режиме освещения. В фоторезисторах сопротивление меняется под действием света, в терморезисторах – температуры, тензорезисторах – деформации резисторного слоя, магниторезисторах – магнитного поля.

Виды резисторов по назначению

Резисторы по назначению разделяются на два основных типа – общего назначения и специальные. В свою очередь, специальные сопротивления делятся следующим образом:

  • Высокочастотные. Для чего нужны такие резисторы в электроцепях: благодаря низким собственным емкостям и индуктивностям, высокочастотные резисторы могут применяться в схемах, в которых частота достигает сотни мегагерц, они выполняют в них функции балластных или оконечных нагрузок.
  • Высокоомные. Величина сопротивления находится в диапазоне от нескольких десятков МОм до ТОм, величина напряжения небольшая – до 400 В. Высокоомные элементы работают в ненагруженном состоянии, поэтому большая мощность им не нужна. Их мощность рассеивания не превышает 0,5 Вт. Высокоомные резисторы служат для ограничения тока в дозиметрах, приборах ночного видения и других приборах с малыми токами.
  • Прецизионные и сверхпрецизионные. Эти устройства имеют высокий класс точности: допустимое значение сопротивления составляет 1% от номинального и менее. Для сравнения: у обычных резисторов допустимый диапазон составляет 5% и более. Прецизионные устройства используются в основном в приборах измерения высокой точности.

Основные характеристики и разновидности

Резистор выбирается для каждого случая применения в зависимости от назначения и параметров конкретной цепи.

К основным характеристикам относятся:

  • Номинальное сопротивление. Основное свойство, измеряемое в Ом и его производных: кОм, МОм и так далее.
  • Точность. На сколько процентов может отличаться реальное сопротивление от заявленного.
  • Предельная рассеиваемая мощность. Какую мощность способен выдерживать (рассеивать) резистор при долгой стабильной работе. Мощность измеряется в Ваттах и вычисляется по формуле P=I^2*R. Чем мощнее резистор, тем он крупнее и тем толще его “ноги”.
  • Предельное рабочее напряжение.

Резисторы также отличаются по:

  • Способу монтажа: DIP(выводные) и SMD,
  • Конструкции: проволочный или металлопленочный,
  • Характеру изменения сопротивления, и об этом поговорим немного подробнее.

Выводные резисторы

Предназначены для монтажа сквозь печатную плату. Выводы могут располагаться аксиально и радиально. Такие детали использовались в старой аудио- и видеоаппаратуре. Сейчас они применяются в простых аппаратах и в тех случаях, когда использование SMD-резисторов по каким-либо причинам невозможно.

Выводные резисторы по конструкции бывают проволочными, металлопленочными и композитными.

SMD-резисторы

SMD-резисторы (или чип-резисторы) рассчитаны на поверхностный монтаж и выводов не имеют. Эти миниатюрные детали малой толщины изготавливаются прямоугольной или овальной формы. Имеют небольшие контакты, впаянные в поверхность. Их преимущества – экономия места на плате, упрощение и ускорение процесса сборки платы, возможность использования для автоматизированного монтажа.

SMD-резисторы изготавливают по пленочной технологии. Они могут быть тонко- и толстопленочными. Резистивную толстую или тонкую пленку наносят на изоляционную подложку. Подложка выполняет две функции: основания и теплоотводящего компонента.

Несмотря на одинаковую роль — ограничение тока — резисторы могут сильно отличаться по возможности изменения сопротивления, которое определяется стоящими перед ним задачами. Итак, резистор бывает:

  • Постоянным. “Обычный” резистор с четко установленным номинальным сопротивлением, которое не меняется, во всяком случае при допустимых режимах работы.

Вот так выглядит постоянный резистор на электрических схемах:

Вот так маркируются мощности на советских резисторах:

Далее мощность маркируется с помощью римских цифр. V — 5 Ватт, X — 10 Ватт, L -50 Ватт и тд.

  • Переменным. Используются в качестве регуляторов-крутилок или ползунков, а также как датчиков положения.

На схемах обозначаются так:

Соответственно отечественный и зарубежный вариант.

  • Подстроечным. Почти то же самое, что переменный, но более точный и не рассчитанный на частую регулировку, а потому, обычно, более мелкий и “под отвертку”. У них есть специальные пазы для регулировки сопротивления (отмечены красной рамкой):

Термистором. Сопротивление меняется в зависимости от температуры, применяется как грубый, но надежный “градусник” в измерительных приборах и системах автоматизации. Есть такой важный параметр термисторов, как ТКС — тепловой коэффициент сопротивления. Грубо говоря, этот коэффициент показывает на сколько изменится сопротивление термистора при изменении температуры окружающей среды.

Этот коэффициент может быть как отрицательный, так и положительный. Если ТКС отрицательный, то такой термистор называют термистором, а если ТКС положительный, то такой термистор называют позистором. У термисторов при увеличении температуры окружающей среды сопротивление падает. У позисторов с увеличением температуры окружающей среды растет и сопротивление.

Так как термисторы обладают отрицательным коэффициентом (NTC — Negative Temperature Coefficient — отрицательный ТКС), а позисторы положительным коэффициентом (РТС — Positive Temperature Coefficient — положительный ТКС), то и на схемах они будут обозначаться соответствующим образом.

  • Фоторезистором. Сопротивление меняется в зависимости от освещенности. Применений масса, от управления освещением, до датчиков охранных систем.

На схемах они обозначаются вот таким образом:

  • Тензорезистором. Сопротивление зависит от деформации, которая, в свою очередь, зависит от приложенной нагрузки. Используются в весах и прочих приборах для измерения физических воздействий.

Принцип действия их работы основан на растяжении тонких печатных проводников. При растяжении они становятся еще тоньше. Это все равно, что вытягивать жевательную резинку. Чем больше вы ее вытягиваете, тем тоньше она становится. А как вы знаете, чем тоньше проводник, тем бОльшим сопротивлением он обладает.

На схемах тензорезистор выглядит вот так:

  • Варистором. Сопротивление зависит от приложенного напряжения, незаменим в качестве локального предохранителя. При превышении заданного порога напряжения резко увеличивает сопротивляемость, тем самым спасая остальные элементы цепи от мучительного и, порой, недешевого сгорания.

На схемах варисторы обозначаются вот таким образом:

Номинал постоянного резистора в корпусе DIP кодируется на корпусе в виде цветных полос, включая класс точности и температурный коэффициент.

В четырехполосном коде первые две полосы означают два знака номинала, третья полоска – это десятичный множитель, то есть это степень, в которую нужно возвести число, обозначающее номинал. Четвертая полоска указывает класс точности элемента. В пятиполосном шифре третья полоса обозначает знак номинала, четвертая – десятичный множитель, а пятая – класс точности. Если присутствует шестая полоса, то она обозначает температурный коэффициент. Если же это кольцо шире остальных в полтора раза, то оно характеризует процент отказов.

В интернете существует масса онлайн калькуляторов, способных облегчить задачу “дешифровки” номинала. Номинал SMD резистора пишется прямо на корпусе цифрами и буквами.

Оцените статью
TutShema
Добавить комментарий