Резистор: пристрій, принцип роботи, призначення

Один самих часто використовуваних елементів в електроніці – це резистор. Простою мовою його називають «опір». З його допомогою можна обмежувати струм або вимірювати його, ділити напругу, створювати ланцюга зворотного зв’язку. Без опорів не обходиться жодна схема. У цій статті ми розповімо про те, що таке резистор, який у нього принцип роботи, а також для чого потрібен цей елемент електричного кола.

визначення

Резистор походить від англійського «resistor» і від латинського «resisto», що в перекладі на російську мову звучить як «пручаюся». У російськомовній літературі нарівні зі словом «резистор» використовують слово «опір». З назви зрозуміла основна задача цього елемента – чинити опір електричному струму.

Він належить до групи пасивних елементів, тому що в результаті його роботи ток може тільки знижуватися, тобто на відміну від активних елементів – пасивні самі по собі не можуть підсилювати сигнал. Що з другого закону Кірхгофа і закону Ома значить, що при протіканні струму на резисторі падає напруга, величина якого дорівнює величині струму, що протікає, помноженого на величину опору. Нижче ви бачите, як позначається опір на схемі:

Умовне позначення на схемі легко запам’ятати – це прямокутник, по ГОСТ 2.728-74 його розміри рівні 4х10 мм. Існують варіанти позначень для резисторів різної потужності розсіювання.

види

Класифікація резисторів відбувається по ряду критеріїв. Якщо говорити про дискретних компонентах, то за методом монтажу їх ділять на:

  • Вивідні. Використовуються для монтажу крізь друковану плату. У таких елементів є висновки, розташовані радіально або аксіально. У народі висновки називають ніжками. Цей вид резисторів активно використовувався у всіх старих пристроях (20 і більш років тому) – старих телевізорах, приймачах, в загальному скрізь, і зараз використовується в простих пристроях, а також там, де використання SMD компонентів з якоїсь причини ускладнено або неможливо.
  • SMD. Це елементи, у яких немає ніжок. Висновки для підключення розташовані на поверхні корпусу, незначно виступаючи над нею. Вони монтуються безпосередньо на поверхню друкованої плати. Перевагою таких резисторів є простота і дешевизна збірки на автоматизованих лініях, економія місця на друкованій платі.

Зовнішній вигляд елементів двох типів ви бачите на малюнку нижче:

Ми вже знаємо, як виглядає цей компонент, тепер слід дізнатися про класифікацію за технологією виготовлення. Вивідні резистори бувають:

  • Дротяними. Як резистивного компонента використовують дріт, намотаний на сердечнику, для зниження паразитної індуктивності використовують біфілярного намотування. Дріт вибирають з металу з низьким температурним коефіцієнтом опору і низьким питомим опором.
  • Металоплівкові і композитні. Як можна здогадатися, тут в якості резистивного елемента використовують плівки з металевого сплаву.

Так як резистор складається з резистивного матеріалу, в ролі останнього може виступати дріт або плівка з високим питомим опором. Що це таке? Такі матеріали як:

  • манганин;
  • константан;
  • ніхром;
  • нікелін;
  • металлодіелектрікі;
  • оксиди металів;
  • вуглець і інші.

SMD або чіп-резистори бувають тонкоплівковими і товстоплівкових, як резистивного матеріалу використовують:

матеріал Особливості, де використовується
Нікель-хром (ніхром, NiCr) в тонкоплівкових, які стійкі до високої вологості (moisture-resistant)
Нітрид дітантала (Ta2N). TCR становить 25 ppm / 0С (-55 … + 1250С);
Діоксид рутенію (RuO2) в товстоплівкова
Рутенія свинцю (Pb2Ru2O6) в товстоплівкова
Рутенія вісмуту (Bi2Ru2O7) в товстоплівкова
Діоксиди рутенію, леговані ванадієм (Ru0,8V0,2O2, Ru0,9V0,1O2, Ru0,67V0,33O2)
Оксид свинцю (PbO)
Вісмут іридій (Bi2Ir2O7)
сплав нікелю У низькоомних (0,03 … 10 Ом) тонкоплівкових виробах

На малюнку нижче зображено, з чого складається резистор:

По конструкції розрізняють:

  • Постійні. У них два висновки, а опір ви змінювати не можете – воно постійно.
  • Змінні. Це потенціометри і підлаштування резистори, принцип дії яких заснований на переміщенні ковзаючого контакту (бігунка) за резистивної шару.
  • Нелінійні. Опір компонентів цього типу змінюється під впливом температури (терморезистори), світлового випромінювання (фоторезистори), напруги (варистори) та інших величин.

А також за призначенням – загального і спеціального. Останні підрозділяються на:

  • Високоомні (діапазон опорів десятки МОм – одиниці ТОм, при робочих напругах до 400В).
  • Високовольтні (розраховані на роботу в мережах з напругою до десятків кВ).
  • Високочастотні (особливістю роботи на високій частоті є вимога до низьких власним індуктивність і ємкість. Такі вироби можуть працювати в ланцюгах з частотою сигналу в сотні МГц).
  • Прецизійні і сверхпрецізіонние (це вироби з високим класом точності. У них допуск по відхиленню від номінального опору 0,001 – 1%, в той час як у звичайних допуск може бути і 5% і 10% і більше).

Принцип роботи

Резистор встановлюється в електричному ланцюзі для обмеження струму, що протікає через ланцюг. Величина напруги, яка на ньому впаде, розраховується просто – за законом Ома:

U = IR

Падінням напруги називається то кількість Вольт, які з’являються на висновках резистора, коли через нього протікає струм. Відповідно, якщо на резисторі у нас впало напруга, і через нього протікає струм – значить на ньому виділяється в тепло певна потужність. У фізиці є відома всім формула для знаходження потужності:

P = UI

Або для прискорення розрахунків іноді зручно користуватися формулою потужності через опір:

P = U2/ R = I2R

Як працює резистор? У кожного провідника є певна внутрішня структура. При протіканні електричного струму електрони (носії зарядів) стикаються з різними неоднорідностями структури речовини і втрачають енергію, вона то і виділяється у вигляді тепла. Якщо вам складно зрозуміти, то принцип роботи опору простими словами можна сказати так:

Це величина, яка показує наскільки складно протікати електричного струму через речовину. Вона залежить від самого речовини – його питомої опору.

Де: р – питомий опір, l – довжина провідника, S – площа поперечного перерізу.

Основні характеристики

Щоб правильно вибрати резистор важливо знати, на які характеристики треба дивитися при виборі. До його основних параметрів відноситься:

  1. Номінальний опір.
  2. Максимальна потужність, що розсіюється.
  3. Допуск або клас точності. Від нього залежить, наскільки відсотків опір деталей з цього класу може відрізнятися від заявленого.

У більшості випадків цих відомостей достатньо. Новачки часто забувають про допустимої потужності резистора, і вони у них перегорають. Ви можете розрахувати скільки Ватт виділяється на резисторі за формулою, зазначеною в попередньому розділі статті. Купуйте резистори з запасом по потужності в 20-30%, більше – краще, менше – не потрібно!

Де і для чого застосовується

Ми вже розглянули, що резистор призначений для обмеження струму в ланцюзі, тепер ми розглянемо кілька практичних прикладів, де використовується резистор в електротехніці.

Перша область застосування – обмеження струму, наприклад, для живлення світлодіодів. Принцип дії і розрахунку такого ланцюга полягає в тому, що з напруги джерела живлення віднімають номінальна робоча напруга світлодіода, суму ділять на номінальний (або бажаний) струм через світлодіод. В результаті ви отримуєте номінал обмежувального опору.

Rогр= (Uхарчування-Uнеобхідну) / Iномінальний

Друге – це дільник напруги. Тут вихідна напруга розраховують за формулою:

Uвих= Uвх(R2 / R1 + R2)

Також резистор знайшов застосування для завдання струму транзисторів. По суті, та ж схема обмежувача, розглянута вище.

Наостанок рекомендуємо переглянути корисне відео по темі статті:

Ми розглянули, які бувають резистори, їх призначення та принцип роботи. Це важливий елемент, з якого слід почати вивчення електротехніки. Для розрахунків ланцюгів з ним використовують закон Ома і активної потужності, а в високочастотних ланцюгах враховують і реактивні параметри – паразитную ємність і індуктивність. Сподіваємося, надана інформація була для вас корисною і цікавою!

Ссылка на основную публикацию