Rezistor jednoduše: co to je, zařízení, princip činnosti, typy

Když je elektrický proud přenášen na určitou vzdálenost, část energie se ztrácí kvůli odporu vodičů. V takových případech je odpor negativním faktorem a snaží se ho minimalizovat.

Další věcí jsou elektrické obvody v elektronických zařízeních. Tam rezistor plní mnoho užitečných funkcí. Elektronické obvody využívají vlastnosti těchto pasivních součástek k omezení proudu ve více obvodech. S jejich pomocí je zajištěn požadovaný režim činnosti zesilovacích stupňů.

Co je rezistor?

Název tohoto elektronického prvku pochází z latinského slova odpor – odolat. To znamená, že jde o pasivní prvek používaný v elektrických obvodech, jehož působení je založeno na odporu proti proudu. Hlavní charakteristikou této elektronické součástky je hodnota jejího elektrického odporu.

Pasivita této elektronické součástky znamená, že její hlavní funkcí je absorbovat elektrickou energii. Na rozdíl od aktivní elektroniky nic negeneruje, ale pouze pasivně odvádí elektřinu a přeměňuje ji na teplo. V ekvivalentních obvodech je hlavním parametrem odpor, zatímco kapacita a indukčnost jsou parazitní veličiny.

přihláška

Rezistory se používají ve všech elektrických obvodech k nastavování požadovaných hodnot proudu v obvodech, k tlumení oscilací v různých filtrech, jako děliče napětí atd.

Rezistory plní zatěžovací funkce v odporových obvodech, používají se jako dělič napětí (viz obrázek níže) a proudu, jsou filtračními prvky, používají se pro tvarování impulsů, fungují jako bočníky a mnoho dalšího. Dnes je obtížné si představit elektrický obvod, ve kterém není zapojeno několik odporových prvků.

Rýže. 1. Příklad použití rezistorů v obvodu děliče napětí

Žádné elektronické zařízení nefunguje bez rezistorů.

Zařízení a princip činnosti

Konstrukce pevných rezistorů je poměrně jednoduchá. Skládají se z keramické trubice, přes kterou je navinutý drát nebo je nanesena odporová fólie s určitým odporem. Do konců tubusu se vkládají kovové krytky s připájenými vývody pro povrchovou montáž. K ochraně vrstvy se používá nátěr barvy a laku.

Strukturu takových prvků lze pochopit z obrázku 2 níže.

U většiny modelů je toto provedení tradičně zachováno, ale dnes existují různé typy odporů využívající odporový materiál, jejichž provedení se od výše popsaného provedení mírně liší.

Rýže. 2. Struktura rezistoru

Moderní elektronická zařízení jsou plná desek s miniaturními součástkami. Vzhledem k tomu, že trend zmenšování elektronických zařízení pokračuje, požadavky na zmenšování ovlivnily také odpory. Bezdrátové odpory jsou pro tento účel ideální. Jsou snadno vyrobitelné a jejich jmenovité výkony jsou dobře přizpůsobeny obvodům s nízkým výkonem.

Zdálo by se, že éra drátových rezistorů se postupně stává minulostí. Nicméně není. Poptávka po drátovém odporu zůstává v oblastech, kde tranzistory s kovovým filmem nebo kompozitní odporovou vrstvou nemohou zvládnout výkon elektrických obvodů.

Pro bezdrátové odpory se používají následující odporové materiály:

• nichrom;
• manganin;
• konstantan;
• nikl;
• oxidy kovů;
• kovová dielektrika;
• uhlík a další materiály.

Tyto látky mají vysoký odpor. To umožňuje vyrábět elektronické součástky s velmi malými obaly při zachování jmenovitých hodnot.

Velikosti a tvary pouzder, drátových vývodů moderních rezistorů odpovídají standardům vyvinutým pro automatickou montáž desek plošných spojů. Pro spolehlivé spojení vývodů pájením procházejí vývody dílů procesem pocínování.

Trochu složitější je návrh seřizovacích (obr. 3) a dolaďovacích odporů (obr. 4). Tyto variabilní tranzistory se skládají z prstencové odporové desky, po které klouže jezdec. Pohybující se kontakt v kruhu mění vzdálenost mezi body na odporové vrstvě, což vede ke změně odporu.

Rýže. 3. Regulační odpory 4. Trimrové rezistory

Princip.

Provoz rezistoru je založen na fungování Ohmova zákona: I uXNUMXd U / R , kde I je proud, U je napětí, R je odpor v části obvodu. Vzorec ukazuje, jak závisí parametry proudu a napětí na hodnotě odporu.

Výběrem rezistorů příslušného jmenovitého výkonu je možné měnit velikost proudu a napětí v úsecích obvodů. Například zvýšením odporu sériově zapojeného rezistoru v části obvodu lze proud úměrně snížit.

Konvenčně si lze rezistor představit jako úzké hrdlo v části trubice, kterou protéká určitá kapalina (viz obr. 5). Na výstupu z hrdla bude tlak nižší než na jeho vstupu. Přibližně totéž se děje s tokem nabitých částic – čím větší odpor, tím slabší proud na výstupu rezistoru.

Rýže. 5. Princip činnosti

Již jsme zmínili dva typy rezistorů, které se liší provedením: konstanty, u kterých je odpor statický (při zahřátí prvku je povolena nepatrná odchylka parametrů) a proměnný. K těm druhým můžeme přidat podtyp proměnných odporů (polovodičové odpory) – nelineární.

Odolnost nelineárních součástí se mění v širokém rozsahu pod vlivem různých faktorů:

• změny teploty (termistory);
• jas světla (fotorezistory);
• změny napětí (varistory);
• deformace (tenzometry);
• síla elektrického pole (magnetorezistory);
• z proudícího náboje (memristory).

V závislosti na typu odporového materiálu může být klasifikace následující:

Rozdíl mezi SMD filmovými součástkami a kompozitními díly spočívá ve způsobu jejich výroby. Kompozitní díly se vyrábějí lisováním kompozitních směsí a filmové díly nástřikem na izolační substrát.

V integrovaných monokrystalických mikroobvodech jsou vestavěné integrované odpory vytvořeny sítotiskem nebo vakuovou depozicí.

Podle účelu se odpory dělí na části pro všeobecné použití a součásti pro speciální účely:

• precision a super-precision (vysoce přesné díly s tolerancí odchylek parametrů od 0,001 % do 1 %);
• vysoký odpor (od desítek megaohmů až po několik objemů);
• vysokofrekvenční, schopné pracovat na frekvencích až stovek MHz;
• vysokonapěťové, s provozním napětím dosahujícím desítek kV.

Díly můžete také klasifikovat podle dalších kritérií, například podle typu ochrany proti vlhkosti nebo podle způsobu instalace: potištěné nebo sklopné.

Hodnocení rezistoru

Prvky mají vlastní toleranci v odchylkách jmenovitého odporu. V souladu s tolerancemi jsou hodnoty rezistorů rozděleny do 3 řad, které jsou označeny: E6, E12 a E24.

Komponenty řady E6 mají toleranci odchylky ± 20 %; řada E12 – ± 10 % a řada E24 – ± 5 %.

Hodnoty rezistorů každého řádku jsou uvedeny v referenčních tabulkách, které lze nalézt na internetu.

značkování

Dříve byla na pouzdrech odporu nalepena hodnota, číslo, výkon a sériové číslo. V souvislosti s miniaturizací dílů se přešlo na barevné kódování. Parametry odporu jsou zakódovány pomocí barevných kroužků (viz obr. 8).

Rýže. 8. Barevné kódování

Pokud jsou na pouzdru 3 kroužky, pak první dva označují hodnotu odporu, třetí – násobitel a přípustná odchylka je 20%.

Pokud jsou na pouzdru 4 kroužky, pak hodnoty prvních tří z nich jsou stejné jako v předchozím příkladu a čtvrtý kroužek označuje velikost odchylky.

Pět kroužků: první 3 označují velikost odporu, čtvrtá pozice je násobitel a pátá je tolerance.

6 barevných pruhů je aplikováno na ultra přesné díly: první tři označují hodnotu odporu, pruh na čtvrté pozici je násobitel a pátý kroužek je povolená odchylka.

Každá barva má přiřazeno určité číslo (od 0 do 9). Vzhledem k poloze prstenu a jeho barvě je možné přesně určit parametry produktu. K tomu je vhodné použít tabulku barev (obr. 9).

Rýže. 9. Vzorník barev

V některých případech se místo odporu používají běžné propojky. Předpokládá se, že mají nulový odpor. Místo propojek se někdy instaluje rezistor s nulovým odporem (v podstatě stejná propojka, pouze přizpůsobená velikosti rezistoru). Na tělo takového odporu je aplikován 1 černý pruh.

Označení rezistorů SMD

Odpory určené pro povrchovou montáž jsou označeny čísly (viz obr. 10). Kódování je těžko zapamatovatelné. Bere v úvahu počet číslic a jejich pozice. Čísla kódují standardní velikosti produktů a hodnoty hlavních parametrů. K rozluštění kódů tohoto typu značení existují referenční tabulky nebo kalkulačky.

Rýže. 10. Digitální značení

Kód na obrázku je dešifrován takto: jmenovitý odpor 120 × 10 6 Ohmů (poslední číslice ukazuje počet nul, to znamená sílu 10). Rezistor ze série E96 s tolerancí 1%, velikost 0805 nebo 1206 (hodnoty uvedené kurzívou jsou určeny z referenční knihy).

Označení na schématech

Tradičně jsou rezistory na schématech označeny ve formě obdélníku (podle GOST 2.728-74) nebo přerušované čáry (obr. 12 – hlavně na obvodu západního stylu). Síla je někdy označena v obdélníku pomocí symbolů ve formě svislých, šikmých nebo vodorovných čar (viz obrázek níže):

Písmeno R a hodnota odporu jsou umístěny vedle ikony.

Rýže. 12. Označení na schématech

Na rozdíl od trvalých částí má označení proměnných rezistorů zvláštnost: nad obdélník je přidána šipka, která naznačuje, že v konstrukci součásti je posuvný kontakt (jezdec).

Například UGO potenciometru vypadá takto:

Typy rezistorů a jejich označení

Charakteristika a parametry

Mezní hodnoty odporu pro díly pro všeobecné použití jsou v rozsahu od 10 ohmů do 10 megaohmů. Pro tyto komponenty jmenovitý ztrátový výkon je 0,125 – 100 wattů.

Odpor vysokoodporových částí je asi 10 13 ohmů. Takové výrobky se používají v měřicích zařízeních určených pro nízké proudy. Jmenovité výkony těchto součástí nemusí být na krytech uvedeny. Provozní napětí od 100 do 300 V.

Třída vysokonapěťové části je určen pro provoz pod napětím 10 – 35 kV. Jejich odpor dosahuje 10 11 ohmů.

Pro vysokofrekvenční rezistory je důležité jmenovité provozní frekvence. Jsou schopny pracovat na frekvencích nad 10 MHz. Vysokofrekvenční proudy silně zahřívají díly. Při intenzivním chlazení dosahuje jmenovitý výkon takových komponent 5, 20, 50 kW.

V přesných měřicích a výpočetních zařízeních a také v reléových systémech se používají přesné odpory. Mají vysokou stabilitu parametrů. Ztrátový výkon těchto částí nepřesahuje 2 W a jmenovitý odpor leží v rozsahu 1 – 10 6 Ohm.

Kromě hlavních charakteristik je někdy důležité znát úroveň šumových napětí, závislost odporu skutečných rezistorů na ohřevu (teplotní koeficient odporu) a některé další.

Zapojení rezistorů

Odpory lze zapojit dvěma způsoby – paralelně nebo sériově.

• Pro paralelní zapojení 2 rezistorů platí: R = (R₁* R.₂) / (R.₁+R₂).
• Při sériovém připojení 2 rezistorů – celkový odpor je určen vzorcem: R uXNUMXd R₁ + R₂.

Pro výpočet sériově a paralelně zapojených odporů je vhodné použít naše kalkulačky:

Jednoduše řečeno, odpor je navržen tak, aby omezoval proud v elektrických obvodech. Plní také funkci odporu, protože ve své konstrukci neobsahuje aktivní složky. To znamená, že se odkazuje na pasivní rádiové komponenty.

Přečtěte si v novém článku: zenerovo napětí wah.

Co je rezistor?

Rezistor je nejzákladnější rádiová součástka. Mnoho radioamatérů chce vědět:

• co dělá rezistor v obvodu;
• k čemu to je;
• za co je zodpovědný.

Hlavním parametrem každého polovodičového zařízení je odpor, který se měří v ohmech. Ale jak víte: kde je odpor, tam bude určitě topení.

Princip činnosti rezistoru spočívá v omezení proudu. Vyskytuje se v důsledku skutečnosti, že část počátečního výkonu je rozptýlena ve formě tepla na rezistoru.

Chcete-li použít tyto rádiové prvky, musíte pochopit, k čemu jsou odpory a co dělají. Polovodičové zařízení je zapotřebí k tomu, aby poskytlo požadovaný proud nebo napětí těm prvkům, které jsou navrženy pro jejich specifickou hodnotu.

To vede k druhému parametru polovodičové součástky – výkonu. Někdy je to naznačeno na schematických obrázcích. V závislosti na normách může označení vypadat jinak. Ale existuje mnoho tabulek s označením a označením výkonu, které lze nalézt na webu.

Třetím parametrem je chyba neboli tolerance. Ukazuje, o kolik procent se může skutečný odpor zařízení lišit od deklarované hodnoty. Pokud například vezmete standardní zařízení s hodnotou odporu 100 Ohmů a tolerancí 10% a zkontrolujete tento parametr pomocí poměrně vysoce přesného multimetru, můžete vidět malou chybu. A soudě podle označení zařízení to nemůže být více než 10 %.

Nyní zvažte další polovodičový prvek s odporem rovněž 100 ohmů a deklarovanou chybou pouze 1 %. Po měření pomocí multimetru uvidíme, že toto zařízení je mnohem přesnější než předchozí vzorek.

Existují polovodičová zařízení s chybou zlomku procenta. Říká se jim přesné nebo vysoce přesné rezistory. Používají se ve vysoce přesných zařízeních. Například v referenčních zdrojích napětí a proudu, měřicích zařízeních, lékařské a vojenské technice a tak dále.

Po prostudování toho, co jsou rezistory, můžete zvážit, jaké typy rezistorů jsou a jak elektrický obvod pracuje s jejich přítomností.

Typy zařízení a princip činnosti

Klasická polovodičová zařízení se dodávají ve dvou typech:

Permanentní

Nejjednodušší trvalé zařízení může být vyrobeno z obyčejného drátu. Takový prvek se nazývá drát.

Má následující výhody:

1. Můžete to udělat sami. Chcete-li to provést, musíte vzít nichromový drát požadované délky a pro pohodlí jej navinout na jakékoli dielektrikum.
2. Drátové polovodiče mají velký ztrátový výkon.

Ale tyto polovodičové prvky mají také nevýhodu, kvůli které se používají jen zřídka. Toto jsou rozměry.

Následující typ pevných rezistorů – kovový film. Představují keramickou trubici, na kterou je nanesena vrstva speciální slitiny velmi malé tloušťky. Takové odpory se často používají v integrovaných obvodech. Jsou spirálou nanesenou na dielektrickém substrátu.

DŮLEŽITÉ: Trvalé radioelementy nikdy nemění svůj odpor.

Proměnné

Variabilní odpory mohou měnit odpor v závislosti na teplotě, napětí, světle nebo mechanicky.

To se děje například u běžného trimru, kde lze tento parametr změnit ručně – pohybem posuvníku.

Termistory

Termistory nebo termistory jsou polovodičová zařízení, která mění odpor s teplotou. S rostoucí teplotou klesá odpor termistoru.

Tato zařízení se používají jako tepelné kompenzační prvky a také ve formě teplotních senzorů. Hlavní aplikací těchto polovodičových součástek je omezení zapínacích proudů. Například v obvodu nabíjení motoru nebo kondenzátoru.

Varistory

Varistory jsou zařízení, která mění odpor v reakci na přiložené napětí. Tato zařízení přebírají všechny vysokonapěťové impulsy. Díky tomu díly nevadnou a jsou udržovány v dobrém stavu.

Varistory lze nalézt na různých deskách elektronických zařízení. Jinými slovy, jedná se o odpory pro ochranu obvodu. Jsou umístěny tam, kde je umístěn spínaný zdroj.

Fotorezistory

Fotorezistory jsou zařízení, u kterých změna hodnoty odporu závisí na osvětlení. Čím více světla dopadá na fotorezistor, tím menší je jeho odpor.

Fotorezistory se používají v senzorech osvětlení.

Mezi nimi vynikají fotografické expozimetry používané při fotografování a filmování. Fotorezistory mohou také ovládat zařízení, která vyžadují automatické osvětlení ve tmě a vypnuté na světle. Například v zabezpečovacích systémech a na různých dopravnících.

Tenzometry

S ohledem na praktické použití: tenzometry jsou velmi zajímavé. Jedná se o zařízení, které při prodloužení nebo mechanické interakci s jinými tělesy může změnit odpor.

Jakýsi odpor pro měření deformace prvků, které jsou s ním mechanicky spojeny. Při natahování vodivých částí tenzometru se zvětšuje jejich délka a zmenšuje se průřez. V tomto ohledu se také zvyšuje odolnost zařízení.

Jak změřit odpor zařízení?

Pokud jste na elektroniku, musíte zvolit odpor určité hodnoty. Kroužky nebo pruhy na standardních rezistorech ukazují vše, co potřebujete vědět.

Ve standardním čtyřpásmovém značení barva posledního kroužku obvykle indikuje chybu odporu. První dva kroužky jsou odpor a třetí kroužek je násobič. Každá barva proužku je kód ve formě čísel od „0“ do „9“.

K měření odporu rádiové součástky se používá multimetr.

Na jeho stupnici je zvolena mez, pro kterou je odpor navržen. Pokud připojíte sondy a zařízení zobrazí „0“, znamená to, že zvolený limit je pro tento rádiový komponent příliš vysoký. Chcete-li vybrat nový limit, musíte bryndáček posunout do nižší polohy. Pohybem bryndáku tedy můžete určit jmenovitou hodnotu odporu radioelektronického prvku.

Sériové a paralelní zapojení rezistorů

Rezistory, stejně jako ostatní pasivní součástky, mohou být zapojeny sériově nebo paralelně. Pokud jsou zapojeny do série, odpor se sečte. Tedy: celkový odpor řetězu odporů je roven součtu odporů všech zúčastněných prvků. Počet sériově připojených rádiových komponent může být libovolný. Ale celkový odpor bude vždy větší než tento parametr jakéhokoli jednotlivého odporu zapojeného v obvodu.

Při paralelním zapojení se stane opak. Přidávají se hodnoty, které jsou nepřímo úměrné odporu. Pokud jsou například paralelně zapojeny 3 odpory 100 ohmů, bude celkový odpor obvodu podle vzorce asi 33 ohmů. Tento vzorec lze použít i v případě paralelního zapojení rádiových součástek různého odporu.

Za zmínku také stojí: když jsou rádiové prvky zapojeny paralelně, jejich výkon se zvyšuje v závislosti na počtu. Vezměme stejná tři zařízení 100 ohmů, kde výkon každého jednotlivého prvku je 0,25 wattu. V případě paralelního připojení se sečte a činí již 0,75 wattu.

Takový manévr se používá velmi často – zvláště pokud není po ruce výkonný rádiový komponent s potřebným odporem.

Můžete paralelně zapojit tolik rezistorů, kolik chcete.

V tomto případě bude celkový odpor vždy menší než tato hodnota kteréhokoli z použitých rádiových komponentů.

Jak fungují

Rezistory jsou široce používány v elektrotechnice. Schopnost zařízení omezovat proud protékající obvodem (vzhledem k tomu, že díky odporu se vše nadbytečné mění v teplo) lze využít i ke stabilizaci napětí. Například, když je radiový prvek s LED zapojen do série, může tento pracovat v použitém obvodu. Pokud napětí klesne, LED dioda (díky elektronickému zařízení) nevyhoří.

Pokud se podíváte na parametrický nebo lineární obvod regulátoru napětí, můžete vidět, že v tomto obvodu polovodičové zařízení omezuje proud. Po ní je připojena zenerova dioda. Nastavuje pevnou hodnotu napětí, například 12 voltů. Pokud je polovodičový prvek odstraněn z obvodu, zenerova dioda vyhoří – protože není navržena pro vysoké proudy. A odpor poskytuje pouze potřebný proud pro normální provoz zenerovy diody.