Хотя многие резисторы будут работать в различных приложениях, в некоторых случаях может быть важен тип резистора. Соответственно, необходимо знать о различных типах резисторов и о том, в каких приложениях можно использовать каждый тип резистора.

Что такое резистор?

используются практически во всех электронных схемах и во многих электрических. Резисторы, как следует из их названия, сопротивляются потоку электричества, и эта функция является ключевой для работы большинства цепей.

Примечание по сопротивлению:

Сопротивление является одним из ключевых факторов, используемых в электрических и электронных цепях. Сопротивление — это свойство материалов сопротивляться потоку электричества, и оно регулируется законом Ома.

Подробнее о Сопротивление.

Для резисторов используются два символа главной цепи. Самый старый из них до сих пор широко используется в Северной Америке и состоит из зубчатой ​​линии, обозначающей провод, используемый в резисторе.

Другим символом цепи резистора является небольшой прямоугольник, который часто называют международным символом резистора и более широко используется в Европе и Азии.

Единицей или сопротивлением является Ом, который обозначается греческой буквой Омега: Ом и номиналы резисторов могут быть указаны в омах — Ом, тысячах Ом или килоомах — кОм и миллионах Ом, мегом, МОм.

При написании на схемах такие значения, как 10k, могут означать 10 кОм или 10 кОм. Знак омега часто опускается, а десятичная точка заменяется множителем: например. 1R5 будет 1,5 Ом, 100R — 100 Ом, 4k7 — 4,7 кОм, 2M2 — 2,2 МОм и так далее.

Существует множество различных типов резисторов. Некоторые из них предназначены для специальных применений, таких как использование в качестве переменных резисторов, а другие используются для ограничения перенапряжения, в то время как другие обеспечивают переменное сопротивление в зависимости от температуры. Все эти характеристики можно использовать.

Однако для постоянных резисторов необходимо учитывать другие характеристики.

Несмотря на то, что фактическое сопротивление компонента имеет первостепенное значение, необходимо учитывать и другие характеристики. Рассеиваемая мощность, шум, индуктивность, термическая стабильность и ряд других характеристик могут влиять на работу схемы, в которой используется резистор.

Различные материалы и различные конструкции резистора могут иметь большое значение. Соответственно, при выборе резистора, который будет использоваться, эти характеристики также должны быть приняты во внимание.

Основное различие типов резисторов

Первые основные категории, к которым могут быть отнесены различные типы резисторов, — это фиксированные или переменные резисторы. Эти разные типы резисторов используются для разных приложений:

Типы постоянных резисторов

Существует несколько различных типов постоянных резисторов:

• Углеродный состав:   Резистор из углеродного состава — это тип резистора, который когда-то был очень распространенным — это был основной тип резистора, но сейчас он редко используется, поскольку новые формы резисторов обеспечивают лучшую производительность, они меньше по размеру и также дешевле. Резисторы из углеродного состава

  изготавливаются путем смешивания углеродных гранул со связующим, из которого затем делают небольшой стержень. Этот тип резистора был большим по сегодняшним меркам и имел большой отрицательный температурный коэффициент.
  Резисторы также пострадали от больших и беспорядочных необратимых изменений сопротивления в результате нагрева или старения. В дополнение к этому гранулированная природа углерода и связующего приводит к высокому уровню шума, создаваемого при протекании тока.

  Подробнее о . . . . Резисторы углеродного состава.

  
  
• Углеродная пленка:   Этот тип резистора был представлен на заре развития транзисторной технологии, когда уровни мощности, как правило, были ниже.
  Резистор из углеродной пленки Углеродный пленочный резистор формируется путем «крекинга» углеводорода на керамический формирователь. Сопротивление полученной осажденной пленки устанавливали путем вырезания спирали в пленке. Это сделало эти резисторы очень индуктивными и малопригодными для многих радиочастотных приложений. Они показали температурный коэффициент от -100 до -900 частей на миллион на градус Цельсия. Углеродная пленка защищена либо конформным эпоксидным покрытием, либо керамической трубкой.

  Подробнее о . . . . Углеродные пленочные резисторы.

  
  
• Металлооксидно-пленочный резистор:   Этот тип резистора в настоящее время является наиболее широко используемой формой резистора. Вместо углеродной пленки в этом типе резистора используется пленка оксида металла, нанесенная на керамический стержень. Как и в случае с углеродной пленкой, сопротивление можно регулировать, вырезая в пленке спиральную канавку. Пленка снова защищена конформным эпоксидным покрытием. Этот тип резистора имеет температурный коэффициент около + или — 15 частей на миллион на ° Цельсия, что дает ему гораздо более высокие характеристики по сравнению с любым резистором на основе углерода. Кроме того, этот тип резистора может поставляться с гораздо меньшим допуском, 5 % или даже 2 % в стандартной комплектации, а также доступны версии с 1 %. Они также демонстрируют гораздо более низкий уровень шума, чем угольные резисторы, однако в основном они были заменены металлопленочными резисторами.

  Подробнее о . . . . Металлооксидные пленочные резисторы.

  
  
• Металлопленочный резистор: Металлопленочный резистор очень похож на металлооксидный пленочный резистор. Визуально это очень похоже, и производительность также сопоставима. Вместо использования пленки оксида металла в этом типе резистора используется металлическая пленка, как следует из названия. Можно использовать такие металлы, как никелевый сплав.
  Освинцованный металлопленочный резистор Металлопленочный резистор — это тип, который наиболее широко используется, когда необходим резистор с выводами.

  Подробнее о . . . . Металлопленочные резисторы.

  
  
• Резистор с проволочной обмоткой:   Этот тип резистора обычно предназначен для приложений с высокой мощностью. Эти резисторы изготавливаются путем намотки проволоки с сопротивлением выше нормального (резистивная проволока) на каркас.

  Более дорогие разновидности наматываются на керамический каркас и могут быть покрыты стекловидной или силиконовой эмалью. Этот тип резистора подходит для больших мощностей и демонстрирует высокий уровень надежности при больших мощностях наряду со сравнительно низким уровнем температурного коэффициента, хотя это будет зависеть от ряда факторов, включая форму, используемый провод и т. д. Как резисторы с проволочной обмоткой часто предназначены для приложений с высокой мощностью, некоторые разновидности спроектированы так, чтобы их можно было установить на радиатор, чтобы гарантировать, что мощность рассеивается на металлические конструкции, чтобы ее можно было унести.

  Ввиду их намоточной природы они не подходят для работы выше низких частот, хотя, наматывая части резистивного провода в разных направлениях, можно несколько уменьшить индуктивность.

  Подробнее о . . . . Резисторы с проволочной обмоткой.

  
  
• Резисторы для поверхностного монтажа:   Технология поверхностного монтажа, SMT в настоящее время является основным форматом, используемым для электронных компонентов. Их проще использовать в автоматизированном производстве, и они способны обеспечить очень высокий уровень производительности. В резисторах SMT используются технологии, аналогичные другим формам, но в формате поверхностного монтажа.

  Подробнее о . . . . Резисторы для поверхностного монтажа.

  
  

Другие типы резисторов

Хотя большинство резисторов являются стандартными постоянными резисторами или переменными резисторами, существует ряд других типов резисторов, которые используются в некоторых более нишевых или специализированных приложениях.

• Светозависимый резистор/фоторезистор:   Светозависимые резисторы или фоторезисторы изменяют свое сопротивление в зависимости от уровня освещенности. Они используются в ряде сенсорных приложений и во многих случаях обеспечивают очень экономичное решение.

  Типовой освинцованный светочувствительный резистор Светозависимые резисторы реагируют на изменения освещенности с задержкой, но они дешевы и просты в использовании.
  

  Подробнее о . . . . Светозависимые резисторы, LDR.

  
  
• Термистор:   Как следует из названия, термисторы представляют собой термочувствительные резисторы. Сопротивление термистора зависит от температуры. Некоторые имеют отрицательный температурный коэффициент, термисторы NTC, в то время как другие имеют положительный температурный коэффициент, термисторы PTC.

  Подробнее о . . . . Термисторы.

  
  
• Варистор:   Доступны различные формы варисторов. По сути, эти электронные компоненты изменяют свое сопротивление в зависимости от приложенного напряжения, и в результате они находят применение для защиты от скачков и перенапряжений. Часто их можно увидеть описанными как Movistors, что является сокращением слов M etal O xide V ar istor .

  Выбор варисторов с выводами Варисторы — это устройства, которые широко используются в сетевых удлинителях с защитой от перенапряжения или переходных процессов и используются для защиты компьютеров. Следует помнить, что каждый раз, когда варистор получает всплеск, его свойства немного меняются.
  

  Подробнее о . . . . Варисторы.

  
  

Хотя резисторы можно рассматривать как простые в использовании электронные компоненты, существует ряд параметров, которые необходимо учитывать при выборе правильного типа резистора. Важны не только сопротивление, но и другие параметры. Выдерживаемое напряжение, рассеиваемая мощность и фактический тип самого резистора влияют на производительность. Имея множество доступных типов резисторов, необходимо выбрать правильный тип для каждого конкретного применения. Таким образом, можно гарантировать наилучшую производительность.

Другие электронные компоненты:
Батарейки конденсаторы Соединители Диоды полевой транзистор Индукторы Типы памяти Фототранзистор Кристаллы кварца Реле Резисторы ВЧ-разъемы Переключатели Технология поверхностного монтажа Тиристор Трансформеры Транзистор Клапаны/трубки
    Вернуться в меню «Компоненты». . .

Как работают резисторы? Что внутри резистора?

Криса Вудфорда. Последнее обновление: 2 января 2022 г.

Когда вы впервые узнаете об электричестве, вы обнаружите, что материалы делятся на две основные категории, называемые проводниками и изоляторы. Проводники (например, металлы) пропускают электричество через их; изоляторы (такие как пластик и дерево) обычно этого не делают. Но все не так просто, не так ли? Любое вещество будет проводить электричество, если к нему приложить достаточно большое напряжение: даже воздух, который обычно является изолятором, внезапно становится проводником, когда в облаках накапливается мощное напряжение — и это заставляет молния. Вместо того, чтобы говорить о проводниках и изоляторах, часто яснее говорить о сопротивлении: легкости, с которой что-нибудь пропускает через себя электричество. Проводник имеет низкое сопротивление, в то время как изолятор имеет гораздо более высокое сопротивление. Устройства под названием резисторы позволяют вводить точно контролируемые значения сопротивления в электрические цепи. Давайте подробнее рассмотрим, что они из себя представляют и как они работают!

Фото: четыре типичных резистора, расположенных рядом в электронной схеме. Резистор работает путем преобразования электрической энергии в тепло, которое рассеивается в воздухе.

Содержание

1. Что такое сопротивление?
2. Измерение сопротивления
3. Сопротивление бесполезно?
4. Как работают резисторы
5. Как размер резистора влияет на его сопротивление?
6. Сопротивление и температура
7. Цветовые коды резисторов
8. Узнать больше

Что такое сопротивление?

Электричество течет через материал, переносимый электронами, мельчайшие заряженные частицы внутри атомов. широко говоря, материалы, которые хорошо проводят электричество, это те, которые позволяют электронам течь свободно. через них.

В металлах, например, атомы заперты в твердая, кристаллическая структура (немного похожая на металлическую раму для лазанья в детская площадка). Хотя большинство электронов внутри этих атомов закрепленные на месте, некоторые из них могут пробираться сквозь конструкцию, неся с собой электричество. Вот почему металлы являются хорошими проводниками: металл выдерживает относительно небольшое сопротивление электронам, протекающим через него.

Анимация: Электроны должны проходить через материал, чтобы проводить через него электричество. Чем труднее электронам течь, тем больше сопротивление. Металлы обычно имеют низкое сопротивление потому что электроны могут легко проходить через них.

Пластик совсем другой. Хотя они часто солидны, они не одинаковы кристаллическая структура. Их молекулы (обычно очень длинные повторяющиеся цепи, называемые полимерами) связаны друг с другом в таких таким образом, что электроны внутри атомов полностью заняты. Там Короче говоря, это не свободные электроны, которые могут двигаться в пластике. проводить электрический ток. Пластмассы являются хорошими изоляторами: они помещают создают высокое сопротивление электронам, протекающим через них.

Все это немного расплывчато для такого предмета, как электроника, которая требует точного контроля электрического тока. Вот почему мы определяем сопротивление, точнее, как напряжение в вольтах, необходимое для создания по цепи течет ток 1 ампер. Если для этого потребуется 500 вольт. сделать поток 1 ампер, сопротивление 500 Ом (написано 500 Ом). Ты мог бы см. это соотношение, записанное в виде математического уравнения:

В = Я × Р

Это известно как закон Ома для немецкого языка. физик Георг Симон Ом (1789 г.–1854).

Сопротивление бесполезно?

Сколько раз вы слышали, как плохие парни говорят это в кино? Это часто верно и в науке. Если материал имеет высокое сопротивление, он означает, что электричеству будет трудно пройти через него. Чем больше электричеству приходится бороться, чем больше энергии потрачено впустую. Это звучит вроде плохая идея, но иногда сопротивление далеко не «бесполезно» и правда очень полезно.

Фото: Нить накаливания внутри старинной лампочки. Это очень тонкий провод с умеренным сопротивлением. Он разработан, чтобы нагреваться, поэтому он ярко светится и излучает свет.

В лампочке старого образца, например, электричество течет по очень тонкому проводу называется нитью. Провод настолько тонкий, что электричество действительно нужно бороться, чтобы пройти через это. Это делает провод чрезвычайно горячо — настолько сильно, что излучает свет. Без сопротивление, такие лампочки не будут работать. Конечно недостатком является то, что мы должны тратить огромное количество энергии на нагрев нить. Такие лампочки старого образца излучают свет, создавая тепло, поэтому их и называют лампами накаливания; новые энергосберегающие лампочки излучают свет, не выделяя много тепла, благодаря совершенно другому процессу флуоресценции.

Тепло, выделяемое нитями, не всегда является пустой тратой энергии. В приборах, таких как электрические чайники, электрические радиаторы, электрических душей, кофеварок и тостеров существуют более крупные и прочные версии нитей, называемые нагревательные элементы. Когда через них проходит электрический ток, они получают достаточно горячей, чтобы вскипятить воду или приготовить хлеб. По крайней мере, в нагревательных элементах сопротивление далеко не бесполезно.

Сопротивление также полезно в таких вещах, как транзисторные радиоприемники и телевизоры. наборы. Предположим, вы хотите уменьшить громкость на телевизоре. Ваш ход регулятор громкости, и звук становится тише — но как это происходит? Ручка громкости на самом деле является частью электронного компонента, называемого переменный резистор. Если вы уменьшите громкость, вы на самом деле повышая сопротивление в электрической цепи, которая приводит в движение громкоговоритель телевизора. Когда вы включаете сопротивление, электрич. ток, протекающий по цепи, уменьшается. С меньшим током, меньше энергии для питания громкоговорителя, поэтому он звучит намного тише.

Фото: «Переменный резистор» — это очень общее название компонента, сопротивление которого можно изменять с помощью перемещение циферблата, рычага или какого-либо элемента управления. Более конкретные виды переменных резисторов включают потенциометры (небольшие электронные компоненты с тремя клеммами) и реостаты (обычно намного большего размера и состоят из нескольких витков спирального провода со скользящим контактом, который перемещается по катушкам, чтобы «отбить» некоторую часть сопротивления) . Фотографии: 1) Небольшой переменный резистор, служащий регулятором громкости в транзисторном радиоприемнике. 2) Два больших реостата от силовой установки. Ты можешь см. циферблатные регуляторы, которые «отбивают» большее или меньшее сопротивление. Фотография Джека Баучера из журнала Historic American Engineering Record любезно предоставлена ​​Библиотекой Конгресса США.

Как работают резисторы

Люди, которые делают электрические или электронные схемы для выполнения конкретных рабочие места часто должны ввести точное количество сопротивления. Они могут сделать это, добавив крошечные компоненты, называемые резисторами. Резистор – это небольшой пакет сопротивления: подключите его к цепи, и вы уменьшите ток на точную сумму. Внешне все резисторы выглядят более или менее одинаково. Как вы можете видеть на верхней фотографии на этой странице и на фотографии ниже, Резистор представляет собой короткий червячный компонент с цветными полосками на сторона. Он имеет два соединения, по одному с каждой стороны, так что вы можете подключить его в цепь.

Фото: Типовой резистор.

Что происходит внутри резистора? Если вы сломаете один открытый, и соскоблите внешнее покрытие изоляционной краски, вы можете увидеть изолирующий керамический стержень, проходящий посередине с медной проволокой, намотанной снаружи. Такой резистор называется проволочным. Количество медных витков определяет сопротивление очень точно: чем больше медных витков, и чем тоньше меди, тем выше сопротивление. В резисторах меньшего номинала предназначенный для цепей меньшей мощности, медная обмотка заменена на спиральный узор углерода. Такие резисторы намного дешевле. делают и называются углеродной пленкой. Как правило, проволочные резисторы более точны и более стабильны при более высоких рабочих температурах.

Фото: Внутри проволочного резистора. Разломите один пополам, соскребите краску, и вы сможете ясно увидеть изолирующий керамический сердечник и обмотанную вокруг него проводящую медную проволоку.

Как размер резистора влияет на его сопротивление?

Предположим, вы пытаетесь протолкнуть воду через трубу. Различные виды трубок будут более или менее услужливыми, так что более толстая труба меньше сопротивляется воде, чем более тонкая и короткая. будет оказывать меньшее сопротивление, чем более длинный. Если вы наполните трубу, скажем, галькой или губкой, вода по-прежнему будет просачиваться через него, но гораздо медленнее. Другими словами, длина, площадь поперечного сечения (площадь вы видите, смотрите в трубу, чтобы увидеть, что внутри), и все, что находится внутри трубы, влияет на ее устойчивость к воде.

Электрические резисторы очень похожи — на них влияют одни и те же три фактора. Если вы сделаете проволоку тоньше или длиннее, электронам будет труднее перемещаться по ней. И, как мы уже видели, электричеству труднее проходить через одни материалы (изоляторы), чем через другие (проводники). Хотя Георг Ом больше всего известен тем, что связывал напряжение, ток и сопротивление, он также исследовал взаимосвязь между ними. между сопротивлением и размером и типом материала, из которого изготовлен резистор. Это привело его к другому важному уравнению:

R = ρ × L / А

Проще говоря, сопротивление (R) материала увеличивается по мере увеличения его длины (поэтому более длинные провода обеспечивают большее сопротивление) и увеличивается по мере уменьшения его площади (более тонкие провода имеют большее сопротивление). Сопротивление также связано с типом материала, из которого изготовлен резистор, и это обозначено в этом уравнении символом ρ, который называется удельным сопротивлением и измеряется в единицах Ωm (омметры). У разных материалов очень разное удельное сопротивление: у проводников удельное сопротивление намного ниже, чем у изоляторов. При комнатной температуре алюминий имеет размер около 2,8 x 10 9 .0304 -8 Ом·м, в то время как медь (лучший проводник) значительно ниже и составляет 1,7 ^-8 Ом·м. Кремний (полупроводник) имеет удельное сопротивление около 1000 Ом·м и стекло (хороший изолятор). меры около 10 ¹² Ом·м. Из этих цифр видно, насколько сильно различаются проводники и изоляторы по своей способности проводить электричество: кремний примерно в 100 миллиардов раз хуже меди, а стекло снова примерно в миллиард раз хуже!

Таблица: Хорошие проводники: Сравните удельное сопротивление 10 распространенных металлов и сплавов с сопротивлением серебра при комнатной температуре. Например, вы можете видеть, что нихром, сплав, используемый в нагревательных элементах, имеет примерно в 66 раз большее сопротивление, чем аналогичный кусок серебра. Данные из разных источников.

Сопротивление и температура

Сопротивление резистора непостоянно, даже если это определенный материал фиксированной длины и площади: оно неуклонно возрастает с повышением температуры. Почему? Чем горячее материал, тем сильнее колеблются его атомы или ионы, и тем труднее он воспринимается. электроны извиваются, что приводит к более высокому электрическому сопротивлению. Говоря в широком смысле, удельное сопротивление большинства материалов увеличивается линейно с температурой (поэтому, если вы увеличите температуры на 10 градусов удельное сопротивление увеличивается на определенную величину, а если его увеличить еще на 10 градусов удельное сопротивление снова возрастает на такую ​​же величину). если вы охладите материал, вы понизите его удельное сопротивление, и если вы охладите его до чрезвычайно низкого температуры, вы можете иногда заставить удельное сопротивление полностью исчезнуть в явлении, известном как сверхпроводимость.

Таблица: Сопротивление материала увеличивается с температурой. На этой диаграмме показано, как удельное сопротивление (базовое сопротивление материала, не зависящее от его длины или площади) увеличивается почти линейно при повышении температуры от абсолютного нуля до примерно 600 К (327°C) для четырех распространенных металлов. Нарисовано с использованием исходных данных из «Удельного электрического сопротивления выбранных элементов» П. Десаи и др., J. Phys. хим. Ссылка Данные, Том 13, № 4, 1984 и «Удельное электрическое сопротивление меди, золота, палладия и серебра» Р. Матулы, J. Phys. хим. Ссылка Data, Vol 8, No 4, 1979, любезно предоставлено Национальным институтом стандартов и технологий США. Открытые данные.

Узнайте больше

Статьи по теме на нашем сайте

• Конденсаторы
• Диоды и светоизлучающие диоды (СИД)
• Электричество
• Электроника
• Нагревательные элементы
• Транзисторы

Видео

• MAKE Presents: The Resistor: 5-минутное вступительное видео от Колина Каннингема из журнала MAKE. Охватывает основную концепцию резисторов и немного истории, а затем показывает, как сделать собственный резистор с помощью карандаша 2В!
• Что такое резистор?: В этом видео довольно много времени объясняется, как читать цветовые коды; если вы находите всю цветовую систему запутанной, это хорошее место, чтобы прояснить ваши идеи.

Книги

Для юных читателей

• Easy Electronics Чарльза Платта. Maker Media, 2017. Упрощенное введение в стиле комиксов на 50 страницах с упором на обучение на практике.

Для читателей постарше

• Марка: Electronics by Charles Platt. Maker Media, 2015. Более длинное и подробное введение от Чарльза Платта, но с использованием того же практического подхода.
• Электричество и электроника, Стэн Гибилиско. Макгроу Хилл, 2011.
• Начало работы с электроникой, Форрест М. Мимс III. Издательство Мастер, 2003.

Статьи

• Исторически важные уравнения Ньютона, Ома и Планка Пола Г.

  No related posts.

  Добавить комментарий Отменить ответ

  Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

  Комментарий *

  Имя *

  Email *

  Сайт