Резистор — это электрический компонент, используемый в электронных схемах для управления потоком электричества. Он работает, ограничивая электрический ток, который может пройти через него, таким образом контролируя напряжение в цепи. Бывают различных форм и размеров и обычно изготавливаются из таких материалов, как углерод, металл или керамика.
Применение
Резисторы используются во многих электронных устройствах, таких как усилители, фильтры, осцилляторы и источники питания. Они также могут использоваться для ограничения тока, чтобы защитить чувствительные электронные компоненты от перегрузок или короткого замыкания. Используются для контроля уровня напряжения в цепях, подключенных к различным типам контроллеров двигателей и датчиков.
Большинство резисторов состоит из двух выводов, которые соединяются в цепь: один вывод обычно соединен с землей, а другой подключается к источнику положительного или отрицательного напряжения. Величина сопротивления определяется тем, сколько электрического тока протекает через резистор при приложении напряжения к его клеммам;
более высокие сопротивления дают меньший ток, в то время как более низкие сопротивления позволяют получить больший ток при приложенном напряжении.
Внешний вид резистора
Все виды резистора — устройства очень простые: сердечник, к которому присоединены клеммы. Он препятствует прохождению тока, поэтому незаменим в любой электрической сети. Его применение в схемах различного типа связано напрямую с его емкостью, индуктивностью, температурой, поэтому в итоге его можно назвать достаточно сложным и многоцелевым компонентом.
Из чего состоит
Резистор — это устройство, которое имеет цилиндрическую форму и небольшие размеры. К его торцам прикреплены металлические ножки. В основном они изготовлены из проволоки, но встречаются образцы, где ножки сделаны из металлической ленты.
Есть и образцы других типов. Также конструкция резистора может быть изготовлена в виде параллелепипеда, есть керамические устройства, прямоугольные — для SMD технологий, позволяющие проводить установку на поверхности платы.
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.
Что такое резистор ? Как работает резистор и зачем он нужен ?
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 резисторов
Параметры, которые нужно учитывать при выборе резистора, зависят от характера схемы, в которой он будет использован. К основным характеристикам относятся:
- Номинальное сопротивление. Эта величина измеряется в Ом, 1 кОм (1000 Ом), 1 МОм (1000 кОм), 1 ГОм (1000 МОм).
- Максимальная рассеиваемая мощность — предельная мощность, которую способен рассеивать элемент при долговременном использовании. На схемах номинальную мощность рассеивания указывают только для мощных резюков. Чем выше мощность, тем больше размеры детали.
- Класс точности. Определяет, на сколько фактическая величина сопротивления может отличаться от заявленной.
При необходимости принимают во внимание предельное рабочее напряжение, избыточный шум, устойчивость к температуре и влаге, коэффициент напряжения. Если деталь планируется установить в аппарат, работающий на высоких и сверхвысоких частотах, учитывают паразитную емкость и паразитную индуктивность. Эти величины должны быть минимальными.
Способ монтажа
По технологии монтажа резисторы разделяют на выводные и SMD.
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.
Из чего состоит резистор проволочного типа
В проволочных резисторах резистивным компонентом является проволока, намотанная на сердечник. Бифилярная намотка (двумя параллельными проводами, изолированными друг от друга, или обычным двужильным проводом) снижает паразитную индуктивность. К концам обмотки присоединяют выводы из многожильной меди или латунных пластин. Для защиты от влаги, механических повреждений и загрязнений, проволочные резюки покрывают неорганической эмалью, устойчивой к повышенным температурам.
Чем отличается металлопленочный резистор от проволочного
У металлопленочного резистора резистивным элементом является не проволока, а пленка из металлосплава. Резистивные компоненты (проволока или пленка) в резисторе изготавливаются из сплавов с высоким удельным сопротивлением: манганина, константана, нихрома, никелина.
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.
Из чего делают чип-резисторы
Тонкопленочные элементы, к которым предъявляются особые требования по влагостойкости, изготавливаются из нихрома. При производстве толстопленочных моделей используются диоксид рутения, рутениты свинца и висмута.
Резистор
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
Обозначения на схемах
На схемах в Европе и СНГ обознается прямоугольником и латинской букой R. Согласно ГОСТу, на отечественных схемах не указывается номинал сопротивления, а только номер детали (R). Однако, если под изображением детали указано число, например 120, оно по умолчанию читается как 120 Ом.
В таблице примеры обозначений детали.
| Основное обозначение |  |
| 0,125 Вт |  |
| 0,25 Вт |  |
| 0,5 Вт |  |
| 1 Вт |  |
| 2 Вт |  |
| 5 Вт |  |
| Переменный |  |
| Подстроечный |  |
Типы включения и примеры использования
Основные типы включения это последовательные и параллельные соединения.
Последовательно сопротивление рассчитывается просто. Достаточно все сложить.
При последовательном соединении напряжение распределяется по резисторам согласно их сопротивлениям.
Это второе правило Кирхгофа. Например, напряжение 12 В, а пара резисторов по 1 кОм.
Соответственно, на каждом из них по 6 В. Это простой пример делителя напряжения. Здесь пара деталей делит напряжение, и благодаря этому можно получить необходимое напряжение.
Однако, если вы хотите использовать делитель напряжения для питания цепи, то должны помнить, что нужно согласовать сопротивления. В этой схеме сопротивление 1 кОм. Если вы подключите к ней нагрузку меньше этого сопротивления, то она не получит напряжения на свои выводы в полном объеме. Поэтому, все схемы с делителями напряжения должны быть рассчитаны и согласованы друг с другом.
Здесь R1 и R2 образуют делитель напряжения, они выполняют роль делителя напряжения. Между этими двумя резисторами и базой транзистором протекает ток, который открывает транзистор.
Это необходимо для того, чтобы он работал без искажений.
Параллельное включение
При параллельном соединении радиодеталей, общее сопротивление цепи снижается. Если два резистора по 1 кОм соединены параллельно, то общее будет равно меньше 0,5 кОм, т.е. сопротивление цепи (эквивалентное) равно половине самого наименьшего.
В таком соединении наблюдается первое правило Кирхгофа. В точку соединения направляется ток в 1 А, а в узле он расходится на два направления по 0,5 А.
Формулы расчета
Для двух резисторов:
Для более:
Для тока параллельное соединение — это как вторая дорога или обходной путь. Еще такой тип соединения называют шунтированием. В качестве примера можно привести амперметр. Чтобы увеличить его шкалу показаний, достаточно подключить параллельно резистору еще один шунтирующий.
Его сопротивление рассчитывается по формуле:
Эквивалентное соединение
В схеме усилителя к эмиттеру транзистора VT1 подключена пара из резистора R3 и конденсатора C2.
В этом случае VT1 и R3 подключены последовательно друг к другу. Зачем это надо? Когда усилитель работает, транзистор начинает нагреваться и его сопротивление снижается. R3, как и в случае со светодиодом, не позволяет транзистору перегреваться. Он балансирует общее сопротивление, чтобы транзистор не вносил искажения в сигнал. Это называется режим термостабилизации.
А конденсатор C2 подключен к R3 параллельно. И это нужно для того, чтобы при нормальном режиме работы усилителя, переменный сигнал прошел без потерь. Так работает параллельный фильтр.
Если бы был только один R3, то мощность усилителя была намного меньше из-за того, что он забирает переменное напряжение на себя. А конденсатор пропускает без потерь, но не пропускает постоянное напряжение.
Способы соединения [ ]
.png/revision/latest?cb=20110322203828&path-prefix=ru)
Соединённые последовательно резисторы эквиваленты резистору с сопротивлением, равным сумме соединённых сопротивлений. Соединённые параллельно резисторы эквивалентны резистору с проводимостью, равной сумме проводимостей соединённых сопротивлений.
Последовательные и параллельные соединения резисторов позволяют как получить требуемое эквивалентное сопротивление при отсутствии детали нужного номинала, так и распределить рассеиваемую мощность.
Соединения элементов электрической цепи подробно рассмотрены в статье «Соединение элементов электрических цепей».
U = U 1 + U 2 + ⋯ + U n = = I R 1 + I R 2 + ⋯ + I R n = = I ( R 1 + R 2 + ⋯ + R n ) , U i = I R i = U ⋅ R i R U=IR_+IR_+cdots +IR_=\=IR_=Ucdot <frac >end>>
U = U 1 = U 2 = ⋯ = U n = = I 1 R 1 = I 2 R 2 = ⋯ = I n R n , U=I_R_=I_R_=cdots =I_R_,end>>
Типы резисторов [ ]
.png/revision/latest?cb=20110322203527&path-prefix=ru)
Выделяются следующие функциональные виды резисторов:
Постоянные резисторы резисторы, обладающие неизменным сопротивлением (в границах погрешности). Переменные и подстроечные резисторы (реостаты) резисторы сопротивление которых изменяется механически, посредством рукоятки или другого органа управления (переменные), либо посредством вставляемого в шлиц инструмента. Варисторы резисторы, сопротивление которых зависит от приложенного напряжения. Терморезисторы и термисторы резисторы, у которых используется зависимость сопротивления от температуры, с положительным (терморезисторы) или отрицательным (термисторы) ТКС. Фоторезисторы резисторы, обладающие зависимостью сопротивления от освещения.
Как правило, резисторы имеют два вывода, однако переменные и подстроечные резисторы имеют таже отвод от бегунка регулятора а также могут иметь серию отводов из средней части.
Подстроечный резистор.
На радиосхемах подстроечные резисторы обозначаются следующим образом:
Чтобы переменный потенциометр использовать в качестве переменного реостата, нужно соединить два вывода между собой.
Термисторы, варисторы и фоторезисторы.
Кроме реостатов и потенциометров есть и другие виды резисторов: термисторы, варисторы и фоторезисторы. Это интересно, но термисторы, в свою очередь, делятся на термисторы и позисторы. Позистор – это термистор, у которого сопротивление возрастает вместе с ростом температуры окружающей среды. У термисторов, наоборот, чем выше температура вокруг, тем меньше сопротивление. Это свойство обозначают как ТКС – тепловой коэффициент сопротивления.
В зависимости от ТКС (отрицательный он или положительный) обозначают на схеме термисторы следующим образом:
Следующий особый класс резисторов – это варисторы. Они изменяют силу сопротивления в зависимости от подаваемого на них напряжения. Ни картинке ниже вы видите, как выглядят варисторы
Зная свойства варистора, можно догадаться, что такой резистор защищает электрическую цепь от перенапряжения. На схемах варисторы обозначаются так:
В зависимости от интенсивности освещения изменяет свое сопротивление еще один вид резисторов – фоторезисторы. Причем не важно, каков источник освещения: искусственный или естественный. Их особенность еще и в том, что ток в них протекает как в одном, так и в другом направлении, то есть еще говорят, что фоторезисторы не имеют p-n перехода. Выглядят фоторезисторы так:
А на схемах изображаются так:
Сегодня невозможно изготовить ни одно, сколько-нибудь функциональное, электронное устройство без резисторов. Они используются везде: от компьютеров до систем охраны.
