Резистор

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Типовий резистор з дротяними аксіальними виводами для навісного монтажу
Вугільний плівковий резистор Tesla TR-212 1 КОм для навісного монтажу (без захисного лакофарбового покриття)
Резистори поверхневого монтажу на електронній платі
Підлаштовні резистори змінного опору
Мікрозбірка резисторів
Фоторезистор

Рези́стор або о́пір  (від лат. resisto — опираюся) — елемент електричного кола, призначений для використання його електричного опору[1]. Основною характеристикою резистора є величина його електричного опору. Для випадку лінійної характеристики значення електричного струму через резистор в залежності від електричної напруги описується законом Ома.

Загальний опис[ред.ред. код]

Резистори належать до електричних компонентів, що застосовуються в схемах електротехніки та електроніки для обмеження сили струму та розподілу напруги. Резистори — найпоширеніші пасивні компоненти електронної апаратури, що використовуються як навантаження, споживачі та подільники в колах живлення, як елементи фільтрів, шунти, в колах формування імпульсів і т.д.

Основні параметри резисторів[ред.ред. код]

Резистори характеризують номінальним значенням електричного опору (від доль Ом до 1000 ГОм), прийнятним відхиленням від нього (0,001...20 %), максимальною потужністю розсіювання (від сотих часток Вт до декількох сотень Вт), граничною електричною напругою та температурним коефіцієнтом електричного опору.

Класифікація резисторів[ред.ред. код]

В залежності від призначення резистори діляться на дві групи: резистори загального призначення та резистори спеціального призначення, до яких належать: високоомні резистори, високовольтні резистори, високочастотні резистори та прецизійні резистори.

За видом резистивного матеріалу резистори класифікуються на:

  • дротяні резистори (найдавніші) — відрізок дроту з високим питомим опором , намотаний на неметалевий каркас. Можуть мати значну паразитну індуктивність;
  • плівкові металеві резистори — тонка плівка металу з високим питомим опором, напилена на керамічне осердя, на кінці якого надіті металеві ковпачки з дротяними виведеннями. Це найпоширеніший тип резисторів;
  • металофольгові резистори — як резистивний матеріал використовується тонка металева стрічка;
  • вугільні резистори — бувають плівковими і об’ємними. Використовують високий питомий опір графіту;
  • напівпровідникові резистори — використовують опір слабколегованого напівпровідника. Ці резистори можуть бути як лінійними, так і мати значну нелінійність вольт-амперної характеристики. В основному використовуються в складі інтегральних мікросхем, де інші типи резисторів застосувати важче.

За характером зміни опору резистори поділяються на:

За видом монтажу резистори бувають:

  • для навісного монтажу (з дротяними виводами);
  • для поверхневого монтажу (англ. SMD — Surface mount device);
  • комбінації резисторів в одному загальному блоці, зазвичай мініатюрного виконання (збірки, мікромодулі, матриці, мікросхеми).

За видом вольт-амперної характеристики:

Характеристики[ред.ред. код]

Для резистора з електричним опором R \, при проходженні струму із силою I \, падіння напруги U \, на ньому складає:

 U = IR \, .

Потужність P \,, що розсіюється на резисторі, дорівнює

 P = I^2 R \, .

Позначення резисторів на принципових електричних схемах[ред.ред. код]

Умовні графічні позначення резисторів на принципових електричних схемах регламентуються ГОСТ 2.728-74[3]. Згідно з ним постійні резистори у залежності від виду і потужності позначаються наступним чином :

Potentiometer symbol Europe.svg
Потенціометр
Resistor symbol Europe.svg Variable resistor symbol Europe.svg
Резистор Змінний
резистор
Європейські симоволи для позначення
резисторів у електричних схемах,
у тому числі і за ГОСТ 2.728-74
Позначення
за ГОСТ 2.728-74
Опис
2cm Сталий резистор без вказання номінальної потужності, що розсіюється
2cm Сталий резистор з номінальною потужністю, що розсіюється, 0,05 Вт
2cm Сталий резистор з номінальною потужністю, що розсіюється, 0,125 Вт
2cm Сталий резистор з номінальною потужністю, що розсіюється, 0,25 Вт
2cm Сталий резистор з номінальною потужністю, що розсіюється, 0,5 Вт
2cm Сталий резистор з номінальною потужністю, що розсіюється, 1 Вт
2cm Сталий резистор з номінальною потужністю, що розсіюється, 2 Вт
2cm Сталий резистор з номінальною потужністю, що розсіюється, 5 Вт
2cm Сталий резистор з номінальною потужністю, що розсіюється, 10 Вт

За ГОСТ 2.710-81 [4] резистор, змінний резистор, потенціометр, варистор, терморезистор на електричних схемах позначаються буквою R. Наприклад: R2.

Схеми сполучення декількох резисторів[ред.ред. код]

Еквівалентна схема послідовно сполучених резисторів
Еквівалентна схема паралельно сполучених резисторів
Змішане сполучення резисторів
Приклади маркування резисторів кольоровими мітками

Послідовне сполучення резисторів[ред.ред. код]

При сполученні резисторів послідовно їх еквівалентною схемою буде резистор з опором, рівним сумі опору окремих резисторів:

R=R_{1}+R_{2}+\dots +R_{N}=\sum_{i=1}^{N}R_{i}.

Паралельне сполучення резисторів[ред.ред. код]

При паралельному сполученні резисторів обернена величина еквівалентного опору (провідність) дорівнює сумі обернених величин усіх опорів (провідностей).

\frac{1}{R}=\frac{1}{R_{1}}+\frac{1}{R_{2}}+\dots +\frac{1}{R_{N}}=\sum_{i=1}^{N}\frac{1}{R_{i}}.

Змішане сполучення резисторів[ред.ред. код]

Схема складається з двох паралельно сполучених блоків, один з них складається з послідовно сполучених резисторів  ~ R_1 та  ~ R_2 загальним опором  ~ R_1 + R_2 , інший — з резистора  ~ R_3; загальна провідність буде становити  \frac{1}{R} = \frac{1}{(R_1 + R_2)} + \frac{1}{R_3} . Таким чином загальний опір можна обчислити за рівнянням R = \frac{R_3 (R_1+R_2)}{R_1+R_2+R_3}.

Застосування[ред.ред. код]

Резистори застосовуються в електричних схемах для встановлення сили струму на інших елементах кола, для демпфування коливань у фільтрах тощо.

Резистори, що випускаються промисловістю[ред.ред. код]

Резистори

Промислові резистори одного й того ж номіналу різняться між собою за опором за законами випадковості. Величина можливого відхилення від номінального значення визначається точністю резистора. Випускають резистори з точністю 20%, 10%, 5%, і т. д. аж до 0,01% [5]. Номінали резисторів не довільні: їх значення вибираються зі спеціальних номінальних рядів за ГОСТ 28884-90 (IEC 63-63)[6], найчастіше з номінальних рядів E6 (20%), E12 (10%) або E24 (для резисторів з точністю до 5%), для точніших резисторів використовуються точніші ряди (наприклад, E48).

Резистори, що випускаються промисловістю, характеризуються також певним значенням максимальної потужності розсіювання(випускаються резистори потужністю 0,065 Вт; 0,125 Вт; 0,25 Вт; 0,5 Вт; 1 Вт; 2 Вт; 5 Вт аж до 150 Вт).

Маркування резисторів для навісного монтажу[ред.ред. код]

Відповідно до ГОСТ 28883-90 (IEC 62-74)[7] кольорове маркування наноситься у вигляді 3, 4, 5 або 6 кольорових кілець.

Колір Значення Множник Допустиме відхилення
± %
Темп.коеф.опору
± 10−6/K
1 кільце 2 кільце 3 кільце 4 кільце Останнє кільце
відсутнє       20  
сріблястий     0,01 Ω 10  
золотистий     0,1 Ω 5  
чорний 0 0 x 1 Ω 20 200
коричневий 1 1 x 10 Ω 1 100
червоний 2 2 x 100 Ω 2 50
оранжевий 3 3 x 1 kΩ 3 15
жовтий 4 4 x 10 kΩ 0,1 25
зелений 5 5 x 100 kΩ 0,5  
голубий 6 6 x 1 MΩ 0,25 10
фіолетовий 7 7 x 10 MΩ 0,1 5
сірий 8 8   0,05 1
білий 9 9      
  • якщо нанесено три кільця, вони позначають величину опору (у тому числі третє — множник), а допустиме відхилення становить ± 20%;
  • якщо нанесено чотири кільця, то перші три (як у пункті, наведеному вище) позначають значення опору, а четверте — допустиме відхилення;
  • якщо є п'ять кілець, перші три позначають опір, четверте — множник, а п'яте — допустиме відхилення;
  • якщо є шість кілець, — це точний резистор і перші три кільця позначають опір, четверте — множник, п'яте — допустиме відхилення, шосте — температурний коефіцієнт опору (це кільце може знаходитись на самому краю резистора).

Маркування резисторів поверхневого монтажу (SMD-резисторів)[ред.ред. код]

SMD—резистор опором 2 МОм типорозміру 1206
Паяння SMD—резистора 0805 типорозміру за допомогою паяльного пінцета

Резистори для поверхневого монтажу випускаються з низкою типорозмірів: 0201, 0402, 0603, 0805, 1206, 1210, 1218 і т.д. Зазвичай, типорозмір корпусу складається з чотирьох цифр, які вказують на його довжину і ширину. Наприклад, корпус 0805 означає наступне: 0805 = довжина х ширина = (0,08 х 0,05) дюйма. Іноді ці цифри задаються в міліметрах, наприклад корпус 5763 має габарити (5,7 х 6,3) мм.

Корпуси з однаковою назвою можуть мати різну висоту, різні контактні площадки й бути виконані з різних матеріалів, але розраховані для монтажу на стандартне установче місце.

  • Маркування 3-ма цифрами

Перші дві цифри вказують значення в омах, остання — кількість нулів. Поширюється на резистори з ряду номіналів Е24 з допуском 1 % и 5% типорозмірів 0603, 0805 та 1206. Буква R грає роль десяткової коми.

Приклад:

103 = 10 000 = 10 кОм;
100 = 10 Ом;
3R3 = 3,3 Ом.
  • Маркування 4-ма цифрами

Перші три цифри вказують значення в омах, остання — число нулів. Поширюється на резистори з ряду номіналів Е96 з допуском 1% типорозмірів 0805 та 1206. Буква R має значення десяткової коми.

Приклад:

4402 = 440 00 = 44 кОм;
15R0 = 15,0 Ом.
  • Маркування 3-ма символами цифра-цифра-буква (JIS-C-5201)

Перші два символи — цифри, що вказують код значення опору в омах, що взяті з наведеної нижче таблиці, останній символ — буква, що вказує значення множника: S=10−2; R=10−1; B=10; C=102; D=103; E=104; F=105. Поширюється на резистори з ряду Е96 з допуском 1% і типорозміром 0603.

код Ω   код Ω   код Ω   код Ω   код Ω   код Ω
01 100 17 147 33 215 49 316 65 464 81 681
02 102 18 150 34 221 50 324 66 475 82 698
03 105 19 154 35 226 51 332 67 487 83 715
04 107 20 158 36 232 52 340 68 499 84 732
05 110 21 162 37 237 53 348 69 511 85 750
06 113 22 165 38 243 54 357 70 523 86 768
07 115 23 169 39 249 55 365 71 536 87 787
08 118 24 174 40 255 56 374 72 549 88 806
09 121 25 178 41 261 57 383 73 562 89 825
10 124 26 182 42 267 58 392 74 576 90 845
11 127 27 187 43 274 59 402 75 590 91 866
12 130 28 191 44 280 60 412 76 604 92 887
13 133 29 196 45 287 61 422 77 619 93 909
14 137 30 200 46 294 62 432 78 634 94 931
15 140 31 205 47 301 63 442 79 649 95 953
16 143 32 210 48 309 64 453 80 665 96 976

Приклад:

10C = 124 x 102 = 12,4 кОм.
  • Маркування 3-ма символами буква-цифра-цифра

Степінь при 10 кодується буквою (так же, як і для 1%-них опорів, див. список вище), мантиса значення опору і точність кодується 2 цифрами (див. таблицю нижче). Поширюється на резистори з рядів номіналів E12 та E24 з точністю 2 %, 5 % і 10 %.

Приклади:

S01 2 %, 1,00 Ом;
S25 5 %, 1,00 Ом;
A42 5 %, 510 Ом;
S49 10 %, 1,00 Ом.
2 %   5 %   10 %
код Ω код Ω код Ω
01 100 25 100 49 100
02 110 26 110 50 120
03 120 27 120 51 150
04 130 28 130 52 180
05 150 29 150 53 220
06 160 30 160 54 270
07 180 31 180 55 330
08 200 32 200 56 390
09 220 33 220 57 470
10 240 34 240 58 560
11 270 35 270 59 680
12 300 36 300 60 820
13 330 37 330  
14 360 38 360
15 390 39 390
16 430 40 430
17 470 41 470
18 510 42 510
19 560 43 560
20 620 44 620
21 680 45 680
22 750 46 750
23 820 47 820
24 910 48 910

Деякі додаткові властивості резисторів[ред.ред. код]

Залежність опору від температури[ред.ред. код]

Докладніше: Терморезистор

Опір металевих і дротяних резисторів трохи залежить від температури. При цьому залежність від температури практично лінійна ~R=R_0 (1+ \alpha (t-t_0)), оскільки коефіцієнти 2-го й 4-го порядку достатньо малі і при звичайних вимірах ними можна знехтувати. Коефіцієнт ~\alpha називають температурним коефіцієнтом опору. Така залежність опору від температури дозволяє використовувати резистори як термометри. Опір напівпровідникових резисторів може залежати від температури сильніше, можливо, навіть експоненційно, за законом Арреніуса, однак у практичному діапазоні температур і цю експоненційну залежність можна замінити лінійною.

Шум резисторів[ред.ред. код]

Навіть ідеальний резистор при температурі вище абсолютного нуля є джерелом шуму. Це випливає з фундаментальної флуктуативно-дисипативної теореми (у застосуванні до електричних кіл це твердження відоме також як теорема Найквіста). При істотно меншій частоті, ніж k_B T/h (де ~k_B — стала Больцмана, ~T — абсолютна температура, ~h — стала Планка) спектр теплового шуму рівномірний («білий шум»), спектральна густина шуму (перетворення Фур'є від корелятора напруг шуму) |U|^2_\omega=4 R k_BT, де U^2_\omega=\int dt  \langle U(t) U(0)\rangle  e^{i\omega t}. Видно, що чим більший опір, тим більша ефективна напруга шуму, а також, що ефективна напруга шуму пропорційна квадратному кореню з температури.

Навіть при абсолютному нулі температур у резисторів, складених з квантових точкових контактів буде шум, який зумовлений Фермі-статистикою. Однак такий шум усувається шляхом послідовного та паралельного підключення кількох контактів.

Рівень шуму реальних резисторів вищий. В шумі реальних резисторів також завжди присутня компонента, інтенсивність якої пропорційна оберненій частоті, тобто 1/f шум або «рожевий шум». Цей шум виникає з кількох причин, одна з головних — перезарядка іонів домішок, на яких локалізовані електрони.

Шуми резисторів виникають за рахунок проходження в них струму. У змінних резисторах є так звані «механічні» шуми, що виникають при роботі рухомих контактів.

Особливості виробництва резисторів[ред.ред. код]

Дротяні резистори[ред.ред. код]

Дротяний резистор

Дротяні резистори постійного опору зазвичай виконують на циліндричній ізоляційній підкладці з одно- або багатошаровим намотуванням. Провід та контактні вузли захищають, як правило, силікатними емалевими покриттями. Дротяні резистори характеризуються високою стабільністю опору, низьким рівнем власних шумів, великою допустимою потужністю розсіювання, високою точністю опору. Ці резистори мають порівняно великі паразитні реактивні параметри і тому використовуються лише на порівняно низьких частотах. Використовуються проводи високого опору (ніхром, манганин, константан) з малим значенням температурного коефіцієнта питомого опору. Для зменшення паразитних параметрів дротяних резисторів застосовують намотування спеціальних видів.

Постійні дротяні резистори мають номінали 3 Ом...51 кОм і номінальну потужність до 150 Вт. Промисловість випускає такі типи дротяних резисторів:

  • з одношаровим намотуванням:
    • ПЕ — дротові емальовані;
    • ПЕВ — дротові емальовані вологостійкі;
    • ПЕВТ — дротові емальовані і волого- і термостійкі;
    • ПЕВР — дротові емальовані вологостійкі регульовані, що мають латунний рухливий з затискним гвинтом хомут, котрий має можливість переміщатись вздовж корпусу резистора по витках дроту, вільних від ізоляції;
  • регульовані з багатошаровим намотуванням:
    • ПТ — дротові точні;
    • ПТН, ПТМ, ПТК — дротові точні, відповідно з ніхромового, магнанинового чи константанового дроту;
    • ПТМН, ПТММ, ПТМК — дротові точні малогабаритні, відповідно з ніхрому, манганину чи константану.

Резистори з одношаровим намотуванням мають допустимі відхилення від номіналу ± 5; ± 10%, а резистори з багатошаровим намотуванням — ± 0,25; ± 0,5; ± 1%.

Металоплівкові резистори[ред.ред. код]

Металоплівкові резистори містять резистивний елемент у вигляді дуже тонкої (десяті частки мікрометра) металевої плівки (танталу, хрому і ніхрому), нанесеної на підкладку з кераміки, скла, шаруватого пластику, ситалу або іншого ізоляційного матеріалу. Металоплівкові резистори характеризуються високою стабільністю параметрів, слабкою залежністю опору від частоти й напруги і високою надійністю. Недоліком деяких металоплівкових резисторів є знижена надійність при підвищеній номінальній потужності, особливо під час імпульсних навантажень. Температурний коефіцієнт опору (ТКО) резисторів типів ОМЛТ не перевищує 0,02·10−2 K−1. Рівень шумів резисторів групи А не більший за 1 мкВ/В, групи Б — не більший за 5 мкВ/В.

Вуглецеві (вугільні) резистори[ред.ред. код]

Резистивний елемент цих резисторів — тонка плівка вуглецю, нанесена на стрижневу або трубчасту підкладку з кераміки. Вуглецеві резистори характеризуються високою стабільністю опору, низьким рівнем власних шумів, невеликим негативним ТКО, слабкою залежністю опору від частоти і прикладеної напруги. Боровуглецеві резистори типу БЛП за стабільністю опору можуть не поступатися дротяним резисторам. ТКО цих резисторів дорівнює — (0,012 ... 0,025)·10−2 K−1. Боровуглецеві резистори одержують термічним розкладанням (піролізом) бороорганічних сполук.

Композиційні резистори[ред.ред. код]

Резистивний елемент цих резисторів виготовляють на основі композицій, що складаються з суміші порошкоподібного провідника (сажа, графіт, порошки срібла, паладію, напівпровідникові матеріали, такі, як оксиди цих металів, карбіди кремнію, вольфраму та ін.) і органічного або неорганічного діелектрика (полімери, порошкоподібне скло, неорганічні емалі). Композиційні резистори випускають плівкового і об'ємного видів. Плівкові композиційні резистори за конструкцією схожі до вуглецевих, але відрізняються більшою товщиною плівки. Об'ємні резистивні елементи виготовляють у вигляді стрижня шляхом пресування композиційної суміші, плівкові — шляхом нанесення композиційної суміші на ізоляційну підкладку.

Плівки керметного типу наносять методом випаровування у вакуумі суміші порошків металів (Cr, Ni, Fe) і оксидів (SiO, Nd2O3, TiO2), причому співвідношення між кількістю тих і інших компонентів визначає основні властивості плівок. Керметні плівки відрізняються високою однорідністю властивостей, підвищеною термостійкістю; широко використовують для виготовлення резисторних мікрозбірок.

Плівкові композиційні резистори характеризуються сильною залежністю опору від напруги, низькою стабільністю параметрів і дуже високою надійністю. Об'ємні композиційні резистори з органічними сполучними матеріалами відрізняються високою стабільністю параметрів, порівняно низькою надійністю і зниженим рівнем власних шумів, а з неорганічними в'яжучими матеріалами — дуже високою надійністю, низькою стабільністю опору до значень частоти 50 кГц. Опір цих резисторів практично не залежить від напруги.

Металооксидні резистори[ред.ред. код]

Металооксидні резистори виготовляються на основі оксиду металів, найчастіше діоксиду олова. По конструкції вони не відрізняються від металоплівкових, характеризуються середньою стабільністю параметрів, слабкою залежністю опору від частот і напруги, високою надійністю.

Дивіться також[ред.ред. код]

Примітки[ред.ред. код]

  1. ДСТУ 2382-94 Резистори. Терміни та визначення.
  2. ГОСТ 10318-80 Резисторы переменные. Основные параметры
  3. ГОСТ 2.728-74 Единая система конструкторской документации. Обозначения условные графические в схемах. Резисторы, конденсаторы
  4. ГОСТ 2.710-81 Единая система конструкторской документации. Обозначения буквенно-цифровые в электрических схемах
  5. ITC-Electronics - Прецизійні резистори SMR1DZ і SMR3DZ <! - Заголовок доданий ботом -->
  6. ГОСТ 28884-90 Ряды предпочтительных значений для резисторов и конденсаторов.
  7. ГОСТ 28883-90 Коды для маркировки резисторов и конденсаторов

Література[ред.ред. код]

  • Мала гірнича енциклопедія. В 3-х т. / За ред. В. С. Білецького. — Донецьк: Донбас, 2004. — ISBN 966-7804-14-3.
  • Основи мікроелектроніки : навч. посіб. до лаб. практикуму / М. Є. Лещенко, І. К. Васильєва, О. М. Замірець, В. Є. Овчаренко. – Х. : Нац. аерокосм. ун-т "Харк. авіац. ін-т", 2010. – Ч. 1. – 64 с.
  • Резисторы (справочник) / под ред. И. И. Четверткова — М.:Энергоиздат, 1991
  • Аксенов А. И., Нефедов А. В. Серия Массовая радиобиблиотека; Вып. 1203. Элементы схем бытовой радиоаппаратуры. Конденсаторы. Резисторы: Справочник М. Радио и связь, 1995.- 272 с.
  • Справочник по элементам радиоэлектронных устройств / под ред. В. Н. Дулина, М. С. Жука — М.:Энергия, 1978

Посилання[ред.ред. код]


Фізика Це незавершена стаття з фізики.
Ви можете допомогти проекту, виправивши або дописавши її.