Rezystory należą do najczęściej stosowanych elementów w elektronice. Ta nazwa już dawno wyszła z wąskich ram terminologii radioamatorów. A dla każdego, kto choć trochę interesuje się elektroniką, termin ten nie powinien powodować nieporozumień.
Zawartość
Co to jest rezystor
Najprostsza definicja jest następująca: rezystor jest elementem obwodu elektrycznego, który opiera się przepływowi przez niego prądu. Nazwa pierwiastka pochodzi od łacińskiego słowa „resisto” – „opieram się”, radioamatorzy często tak nazywają tę część – opór.
Zastanów się, jakie są rezystory, do czego służą rezystory. Odpowiedzi na te pytania sugerują znajomość fizycznego znaczenia podstawowych pojęć elektrotechniki.
Aby wyjaśnić zasadę działania rezystora, możesz użyć analogii z rurami wodnymi.Jeśli w jakikolwiek sposób przepływ wody w rurze zostanie utrudniony (na przykład poprzez zmniejszenie jej średnicy), ciśnienie wewnętrzne wzrośnie. Usuwając barierę zmniejszamy ciśnienie. W elektrotechnice ciśnienie to odpowiada napięciu - utrudniając przepływ prądu elektrycznego, zwiększamy napięcie w obwodzie, zmniejszając rezystancję i obniżając napięcie.
Zmieniając średnicę rury, możesz zmienić prędkość przepływu wody, w obwodach elektrycznych, zmieniając opór, możesz dostosować siłę prądu. Wartość rezystancji jest odwrotnie proporcjonalna do przewodności elementu.
Właściwości elementów rezystancyjnych można wykorzystać do następujących celów:
- konwersja prądu na napięcie i odwrotnie;
- ograniczenie płynącego prądu do uzyskania określonej wartości;
- tworzenie dzielników napięcia (na przykład w przyrządach pomiarowych);
- rozwiązywanie innych specjalnych problemów (na przykład zmniejszanie zakłóceń radiowych).
Aby wyjaśnić, czym jest rezystor i dlaczego jest potrzebny, możesz skorzystać z poniższego przykładu. Świecenie znanej diody LED występuje przy niskim natężeniu prądu, ale jej własna rezystancja jest tak mała, że jeśli dioda LED zostanie umieszczona bezpośrednio w obwodzie, to nawet przy napięciu 5 V przepływający przez nią prąd przekroczy dopuszczalne parametry części. Z takiego obciążenia dioda LED natychmiast ulegnie awarii. Dlatego w obwód zawarty jest rezystor, którego celem w tym przypadku jest ograniczenie prądu do określonej wartości.
Wszystkie elementy rezystancyjne są pasywnymi elementami obwodów elektrycznych, w przeciwieństwie do aktywnych nie oddają energii do układu, a jedynie ją pobierają.
Po ustaleniu, jakie są rezystory, należy wziąć pod uwagę ich typy, oznaczenie i oznaczenie.
Rodzaje rezystorów
Rodzaje rezystorów można podzielić na następujące kategorie:
- Nieregulowany (trwały) - drut, kompozyt, folia, węgiel itp.
- Regulowane (zmienne i trymery). Rezystory dostrajające są przeznaczone do dostrajania obwodów elektrycznych. Do regulacji poziomów sygnału służą elementy o zmiennej rezystancji (potencjometry).
Osobną grupę reprezentują półprzewodnikowe elementy rezystancyjne (termistory, fotorezystory, warystory itp.)
Charakterystyki rezystorów są określone przez ich przeznaczenie i są ustalane podczas produkcji. Wśród kluczowych parametrów:
- Oceniony opór. Jest to główna cecha elementu mierzona w omach (Ohm, kOhm, MΩ).
- Dopuszczalne odchylenie jako procent określonej rezystancji nominalnej. Oznacza możliwy rozrzut wskaźnika, określony przez technologię wytwarzania.
- Rozpraszanie mocy to maksymalna moc, jaką rezystor może rozproszyć pod długotrwałym obciążeniem.
- Współczynnik temperaturowy rezystancji to wartość pokazująca względną zmianę rezystancji rezystora przy zmianie temperatury o 1°C.
- Ogranicz napięcie robocze (wytrzymałość elektryczna). Jest to maksymalne napięcie, przy którym część zachowuje deklarowane parametry.
- Charakterystyka szumów - stopień zniekształceń wprowadzonych przez rezystor do sygnału.
- Odporność na wilgoć i ciepło - maksymalne wartości wilgotności i temperatury, których przekroczenie może doprowadzić do uszkodzenia części.
- Współczynnik napięcia. Wartość uwzględniająca zależność rezystancji od przyłożonego napięcia.
Zastosowanie rezystorów w obszarze mikrofalowym nadaje znaczenie dodatkowym cechom: pasożytniczej pojemności i indukcyjności.
Rezystory półprzewodnikowe
Są to urządzenia półprzewodnikowe z dwoma wyprowadzeniami, które mają zależność rezystancji elektrycznej od parametrów otoczenia - temperatury, oświetlenia, napięcia itp. Do produkcji takich części stosuje się materiały półprzewodnikowe domieszkowane zanieczyszczeniami, których rodzaj determinuje zależność przewodnictwa od wpływów zewnętrznych.
Istnieją następujące rodzaje półprzewodnikowych elementów rezystancyjnych:
- Rezystor liniowy. Wykonany z materiału lekko stopowego element ten charakteryzuje się niską zależnością odporności na wpływy zewnętrzne w szerokim zakresie napięć i prądów, najczęściej wykorzystywany jest do produkcji układów scalonych.
- Warystor to element, którego rezystancja zależy od natężenia pola elektrycznego. Ta właściwość warystora określa zakres jego zastosowania: do stabilizacji i regulacji parametrów elektrycznych urządzeń, do ochrony przed przepięciami oraz do innych celów.
- Termistor. Ten rodzaj nieliniowych elementów rezystancyjnych ma możliwość zmiany swojej rezystancji w zależności od temperatury. Istnieją dwa rodzaje termistorów: termistor, którego rezystancja spada wraz z temperaturą, oraz termistor, którego rezystancja wzrasta wraz z temperaturą. Termistory stosuje się tam, gdzie ważna jest stała kontrola nad procesem temperatury.
- Fotorezystor. Rezystancja tego urządzenia zmienia się pod wpływem strumienia świetlnego i nie zależy od przyłożonego napięcia.Do produkcji używa się ołowiu i kadmu, co w wielu krajach było powodem odmowy użycia tych części ze względu na ochronę środowiska. Obecnie fotorezystory mają mniejszy popyt niż fotodiody i fototranzystory stosowane w podobnych węzłach.
- Tensometr. Ten element jest zaprojektowany w taki sposób, że jest w stanie zmieniać swoją rezystancję w zależności od zewnętrznego działania mechanicznego (odkształcenia). Jest stosowany w jednostkach, które przekształcają działanie mechaniczne na sygnały elektryczne.
Takie elementy półprzewodnikowe jak rezystory liniowe i warystory charakteryzują się słabym stopniem zależności od czynników zewnętrznych. W przypadku tensometrów, termistorów i fotorezystorów zależność charakterystyk od uderzenia jest silna.
Rezystory półprzewodnikowe na schemacie są oznaczone intuicyjnymi symbolami.
Rezystor w obwodzie
W obwodach rosyjskich elementy o stałej rezystancji są zwykle oznaczane jako biały prostokąt, czasami z literą R nad nim. W obwodach obcych można znaleźć oznaczenie rezystora w postaci ikony „zygzak” z podobną literą R na górze. Jeśli jakikolwiek parametr części jest ważny dla działania urządzenia, zwyczajowo wskazuje się go na schemacie.
Moc można wskazać paskami na prostokącie:
- 2 W - 2 pionowe linie;
- 1 W - 1 linia pionowa;
- 0,5 W - 1 linia wzdłużna;
- 0,25 W - jedna ukośna linia;
- 0,125 W - dwie ukośne linie.
Dopuszczalne jest oznaczenie mocy na schemacie cyframi rzymskimi.
Oznaczenie rezystorów zmiennych wyróżnia się obecnością dodatkowej linii ze strzałką nad prostokątem, symbolizującej możliwość regulacji, liczby mogą wskazywać na numerację pinów.
Rezystory półprzewodnikowe są oznaczone tym samym białym prostokątem, ale przekreślonym linią ukośną (z wyjątkiem fotorezystorów) z literą wskazującą rodzaj działania sterującego (U - dla warystora, P - dla tensometru, t - dla termistora ). Fotorezystor jest oznaczony prostokątem w okręgu, w kierunku którego wskazują dwie strzałki, symbolizujące światło.
Parametry rezystora nie zależą od częstotliwości płynącego prądu, co oznacza, że element ten działa jednakowo w obwodach DC i AC (zarówno niskich, jak i wysokich częstotliwościach). Wyjątkiem są rezystory drutowe, które są z natury indukcyjne i mogą tracić energię z powodu promieniowania o częstotliwościach wysokich i mikrofalowych.
W zależności od wymagań dotyczących właściwości obwodu elektrycznego rezystory można łączyć równolegle i szeregowo. Wzory obliczania całkowitej rezystancji dla różnych połączeń obwodów są znacząco różne. Po połączeniu szeregowym całkowity opór jest równy prostej sumie wartości elementów zawartych w obwodzie: R \u003d R1 + R2 + ... + Rn.
Przy połączeniu równoległym, aby obliczyć całkowity opór, konieczne jest dodanie odwrotności wartości elementów. Spowoduje to otrzymanie wartości, która jest również odwrotna do końcowej: 1/R = 1/R1+ 1/R2 + ... 1/Rn.
Całkowita rezystancja rezystorów połączonych równolegle będzie mniejsza niż najmniejszy z nich.
Wyznania
Istnieją standardowe wartości rezystancji dla elementów rezystancyjnych, zwane „zakresem nominalnym rezystora”. Podejście do tworzenia tej serii opiera się na następującym rozważeniu: krok pomiędzy wartościami powinien obejmować dopuszczalne odchylenie (błąd). Przykład - jeśli wartość elementu wynosi 100 omów, a tolerancja wynosi 10%, to kolejna wartość w serii wyniesie 120 omów.Taki krok pozwala uniknąć niepotrzebnych wartości, ponieważ sąsiednie nominały wraz z rozrzutem błędów obejmują praktycznie cały zakres wartości między nimi.
Produkowane rezystory łączone są w serie różniące się tolerancjami. Każda seria ma swój własny szereg nominalny.
Różnice między seriami:
- E 6 - tolerancja 20%;
- E 12 - tolerancja 10%;
- E 24 - tolerancja 5% (czasami 2%);
- E 48 - tolerancja 2%;
- E 96 - tolerancja 1%;
- E 192 - tolerancja 0,5% (czasami 0,25%, 0,1% i mniej).
Najczęściej stosowana seria E 24 obejmuje 24 wartości rezystancji.
Cechowanie
Wielkość elementu rezystancyjnego jest bezpośrednio związana z jego mocą rozpraszania, im wyższa, tym większe wymiary części. Jeśli na wykresach łatwo jest wskazać jakąkolwiek wartość liczbową, oznaczanie produktów może być trudne. Trend miniaturyzacji w produkcji elektroniki powoduje zapotrzebowanie na coraz mniejsze komponenty, co zwiększa złożoność zarówno zapisywania informacji na opakowaniu, jak i ich odczytywania.
Aby ułatwić identyfikację rezystorów w przemyśle rosyjskim, stosuje się znakowanie alfanumeryczne. Opór jest wskazywany w następujący sposób: liczby oznaczają wartość nominalną, a litera jest umieszczona za liczbami (w przypadku wartości dziesiętnych) lub przed nimi (w przypadku setek). Jeśli wartość jest mniejsza niż 999 omów, liczba jest stosowana bez litery (lub litery R lub E mogą pozostać). Jeśli wartość jest podana w kOhm, litera K jest umieszczona za liczbą, litera M odpowiada wartości w MΩ.
Oceny rezystorów amerykańskich są oznaczone trzema cyframi. Pierwsze dwa z nich przyjmują nominał, trzeci - liczbę zer (dziesiątek) dodaną do wartości.
W zrobotyzowanej produkcji elementów elektronicznych naniesione symbole często trafiają na stronę części zwróconą do tablicy, co uniemożliwia odczytanie informacji.
Kodowanie kolorami
Aby informacje o parametrach detalu były czytelne z każdej strony, stosuje się oznaczenie kolorem, natomiast farbę nakłada się w pierścieniowe paski. Każdy kolor ma swoją własną wartość liczbową. Paski na detalach znajdują się bliżej jednego z wniosków i są od niego odczytywane od lewej do prawej. Jeżeli ze względu na mały rozmiar części niemożliwe jest przesunięcie oznaczenia kolorem do jednego wniosku, wówczas pierwszy pasek jest 2 razy szerszy niż reszta.
Elementy z dopuszczalnym błędem 20% są oznaczone trzema liniami, dla błędu 5-10% stosuje się 4 linie. Najdokładniejsze rezystory są wskazywane za pomocą 5-6 linii, pierwsze 2 z nich odpowiadają ocenie części. Jeśli są 4 tory, to trzeci oznacza mnożnik dziesiętny dla pierwszych dwóch pasów, czwarta linia oznacza dokładność. Jeśli jest 5 pasm, to trzeci z nich to trzeci nominał, czwarty to stopień wskaźnika (liczba zer), a piąty to dokładność. Szósta linia oznacza współczynnik temperaturowy rezystancji (TCR).
W przypadku znakowania czteropaskowego paski złote lub srebrne są zawsze na końcu.
Wszystkie znaki wyglądają na skomplikowane, ale umiejętność szybkiego odczytania oznaczeń wiąże się z doświadczeniem.
Podobne artykuły:
