Резистор

Резистор

Массив резисторов с осевыми выводами
Тип	Пассивный
Working principle‍	Electric resistance
Electronic symbol
IEEE schematic symbols

Various resistor types of different shapes and sizes

Резистор — это пассивный двухконтактный электрический компонент , который реализует электрическое сопротивление как элемент схемы. для уменьшения тока, регулировки уровней сигнала, разделения напряжения , смещения активных элементов и завершения линий передачи В электронных схемах резисторы используются , среди прочего, . Резисторы высокой мощности, способные рассеивать многие ватты электрической мощности в виде тепла, могут использоваться в составе средств управления двигателем, в системах распределения электроэнергии или в качестве испытательной нагрузки для генераторов . Постоянные резисторы имеют сопротивления, которые незначительно изменяются в зависимости от температуры, времени или рабочего напряжения. Переменные резисторы можно использовать для регулировки элементов схемы (например, регулятора громкости или диммера лампы) или в качестве датчиков тепла, света, влажности, силы или химической активности.

Резисторы являются обычными элементами электрических сетей и электронных схем и повсеместно используются в электронном оборудовании . Практические резисторы как дискретные компоненты могут состоять из различных соединений и форм. Резисторы также реализованы в интегральных схемах .

The electrical function of a resistor is specified by its resistance: common commercial resistors are manufactured over a range of more than nine orders of magnitude. The nominal value of the resistance falls within the manufacturing tolerance, indicated on the component.

Electronic symbols and notation

Main articles: Electronic symbol and RKM code

Two typical schematic diagram symbols are as follows:

• 
  ANSI-style: (a) resistor, (b) rheostat (variable resistor), and (c) potentiometer
• 
  IEC resistor symbol

The notation to state a resistor's value in a circuit diagram varies.

One common scheme is the RKM code following IEC 60062. Rather than using a decimal separator, this notation uses a letter loosely associated with SI prefixes corresponding with the part's resistance. For example, 8K2 as part marking code, in a circuit diagram or in a bill of materials (BOM) indicates a resistor value of 8.2 kΩ. Additional zeros imply a tighter tolerance, for example 15M0 for three significant digits. When the value can be expressed without the need for a prefix (that is, multiplicator 1), an "R" is used instead of the decimal separator. For example, 1R2 indicates 1.2 Ω, and 18R indicates 18 Ω.

Theory of operation

The hydraulic analogy compares electric current flowing through circuits to water flowing through pipes. When a pipe (left) is clogged with hair (right), it takes a larger pressure to achieve the same flow of water. Pushing electric current through a large resistance is like pushing water through a pipe clogged with hair: It requires a larger push (voltage) to drive the same flow (electric current).

Ohm's law

Main article: Ohm's law

An ideal resistor (i.e. a resistance without reactance) obeys Ohm's law:

$$V=I\cdot R.$$

Ohm's law states that the voltage ($V$) across a resistor is proportional to the current ($I$) passing through it, where the constant of proportionality is the resistance ($R$). For example, if a 300-ohm resistor is attached across the terminals of a 12-volt battery, then a current of 12 / 300 = 0.04 amperes flows through that resistor.

The ohm (symbol: Ω) is the SI unit of electrical resistance, named after Georg Simon Ohm. An ohm is equivalent to a volt per ampere. Since resistors are specified and manufactured over a very large range of values, the derived units of milliohm (1 mΩ = 10⁻³ Ω), kilohm (1 kΩ = 10³ Ω), and megohm (1 MΩ = 10⁶ Ω) are also in common usage.

Series and parallel resistors

Main article: Series and parallel circuits

The total resistance of resistors connected in series is the sum of their individual resistance values.

$$R_{\mathrm {eq} }=\sum _{i=1}^{n}R_{i}=R_{1}+R_{2}+\cdots +R_{n}.$$

The total resistance of resistors connected in parallel is the reciprocal of the sum of the reciprocals of the individual resistors.

$$R_{\mathrm {eq} }=\left(\sum _{i=1}^{n}{\frac {1}{R_{i}}}\right)^{-1}=\left({1 \over R_{1}}+{1 \over R_{2}}+{1 \over R_{3}}+\dots +{1 \over R_{n}}\right)^{-1}$$

For example, a 10 ohm resistor connected in parallel with a 5 ohm resistor and a 15 ohm resistor produces ⁠1/1/10 + 1/5 + 1/15⁠ ohms of resistance, or ⁠30/11⁠ = 2.727 ohms.

A resistor network that is a combination of parallel and series connections can be broken up into smaller parts that are either one or the other. Some complex networks of resistors cannot be resolved in this manner, requiring more sophisticated circuit analysis. Generally, the Y-Δ transform, or matrix methods can be used to solve such problems.

Power dissipation

Duration: 15 seconds.0:15Subtitles available.CC

Resistor warming caused by electrical current captured by thermal camera

At any instant, the power P (watts) consumed by a resistor of resistance R (ohms) is calculated as: $$P=IV=I^{2}R={\frac {V^{2}}{R}}$$ where V (volts) is the voltage across the resistor and I (amps) is the current flowing through it. Using Ohm's law, the two other forms can be derived. This power is converted into heat which must be dissipated by the resistor's package before its temperature rises excessively.

Resistors are rated according to their maximum power dissipation. Discrete resistors in solid-state electronic systems are typically rated as 1⁄10, 1⁄8, or 1⁄4 watt. They usually absorb much less than a watt of electrical power and require little attention to their power rating.

An aluminium-encased power resistor rated for dissipation of 50 W when mounted on a heat-sink

Power resistors are required to dissipate substantial amounts of power and are typically used in power supplies, power conversion circuits, and power amplifiers; this designation is loosely applied to resistors with power ratings of 1 watt or greater. Power resistors are physically larger and may not use the preferred values, color codes, and external packages described below.

If the average power dissipated by a resistor is more than its power rating, damage to the resistor may occur, permanently altering its resistance; this is distinct from the reversible change in resistance due to its temperature coefficient when it warms. Excessive power dissipation may raise the temperature of the resistor to a point where it can burn the circuit board or adjacent components, or even cause a fire. There are flameproof resistors that will not produce flames with any overload of any duration.

Resistors may be specified with higher rated dissipation than is experienced in service to account for poor air circulation, high altitude, or high operating temperature.

All resistors have a maximum voltage rating; this may limit the power dissipation for higher resistance values. For instance, among 1⁄4 watt resistors (a very common sort of leaded resistor) one is listed with a resistance of 100 MΩ and a maximum rated voltage of 750 V. However even placing 750 V across a 100 MΩ resistor continuously would only result in a power dissipation of less than 6 mW, making the nominal 1⁄4 watt rating meaningless.

VZR power resistor 1.5 kΩ 12 W, manufactured in 1963 in the Soviet Union

Nonideal properties

Practical resistors have a series inductance and a small parallel capacitance; these specifications can be important in high-frequency applications. And while even an ideal resistor inherently has Johnson noise, some resistors have worse noise characteristics and so may be an issue for low-noise amplifiers or other sensitive electronics.

In some precision applications, the temperature coefficient of the resistance may also be of concern.

The unwanted inductance, excess noise, and temperature coefficient are mainly dependent on the technology used in manufacturing the resistor. They are not normally specified individually for a particular family of resistors manufactured using a particular technology. A family of discrete resistors may also be characterized according to its form factor, that is, the size of the device and the position of its leads (or terminals). This is relevant in the practical manufacturing of circuits that may use them.

Practical resistors are also specified as having a maximum power rating which must exceed the anticipated power dissipation of that resistor in a particular circuit: this is mainly of concern in power electronics applications. Resistors with higher power ratings are physically larger and may require heat sinks. In a high-voltage circuit, attention must sometimes be paid to the rated maximum working voltage of the resistor. While there is no minimum working voltage for a given resistor, failure to account for a resistor's maximum rating may cause the resistor to incinerate when current is run through it.

Fixed resistors

Main article: List of resistors

A single in line (SIL) resistor package with 8 individual 47 ohm resistors. This package is also known as a SIP-9. One end of each resistor is connected to a separate pin and the other ends are all connected together to the remaining (common) pin – pin 1, at the end identified by the white dot.

Lead arrangements

Axial resistors with wire leads for through-hole mounting

Through-hole components typically have "leads" (pronounced /liːdz/) leaving the body "axially", that is, on a line parallel with the part's longest axis. Others have leads coming off their body "radially" instead. Other components may be SMT (surface mount technology), while high power resistors may have one of their leads designed into the heat sink.

Carbon composition

Old style "dog bone" resistors with "body, tip, dot" color code marking

Three carbon composition resistors in a 1960s valve (vacuum tube) radio

Carbon composition resistors (CCR) consist of a solid cylindrical resistive element with embedded wire leads or metal end caps to which the lead wires are attached. The body of the resistor is protected with paint or plastic. Early 20th-century carbon composition resistors had uninsulated bodies; the lead wires were wrapped around the ends of the resistance element rod and soldered. The completed resistor was painted for color-coding of its value.

The resistive element in carbon composition resistors is made from a mixture of finely powdered carbon and an insulating material, usually ceramic. A resin holds the mixture together. The resistance is determined by the ratio of the fill material (the powdered ceramic) to the carbon. Higher concentrations of carbon, which is a good conductor, result in lower resistances. Carbon composition resistors were commonly used in the 1960s and earlier, but are not popular for general use now as other types have better specifications, such as tolerance, voltage dependence, and stress. Carbon composition resistors change value when stressed with over-voltages. Moreover, if internal moisture content, such as from exposure for some length of time to a humid environment, is significant, soldering heat creates a non-reversible change in resistance value. Carbon composition resistors have poor stability with time and were consequently factory sorted to, at best, only 5% tolerance. These resistors are non-inductive, which provides benefits when used in voltage pulse reduction and surge protection applications. Carbon composition resistors have higher capability to withstand overload relative to the component's size.

Carbon composition resistors are still available, but relatively expensive. Values ranged from fractions of an ohm to 22 megohms. Due to their high price, these resistors are no longer used in most applications. However, they are used in power supplies and welding controls. They are also in demand for repair of vintage electronic equipment where authenticity is a factor.

Carbon pile

A carbon pile resistor is made of a stack of carbon disks compressed between two metal contact plates. Adjusting the clamping pressure changes the resistance between the plates. These resistors are used when an adjustable load is required, such as in testing automotive batteries or radio transmitters. A carbon pile resistor can also be used as a speed control for small motors in household appliances (sewing machines, hand-held mixers) with ratings up to a few hundred watts. A carbon pile resistor can be incorporated in automatic voltage regulators for generators, where the carbon pile controls the field current to maintain relatively constant voltage. This principle is also applied in the carbon microphone.

Carbon film

Carbon film resistor with exposed carbon spiral (Tesla TR-212 1 kΩ)

In manufacturing carbon film resistors, a carbon film is deposited on an insulating substrate, and a helix is cut in it to create a long, narrow resistive path. Varying shapes, coupled with the resistivity of amorphous carbon (ranging from 500 to 800 μΩ m), can provide a wide range of resistance values. Carbon film resistors feature lower noise compared to carbon composition resistors because of the precise distribution of the pure graphite without binding. Carbon film resistors feature a power rating range of 0.125 W to 5 W at 70 °C. Resistances available range from 1 ohm to 10 megaohm. The carbon film resistor has an operating temperature range of −55 °C to 155 °C. It has 200 to 600 volts maximum working voltage range. Special carbon film resistors are used in applications requiring high pulse stability.

Printed carbon resistors

Carbon resistors (black rectangles) printed directly onto the SMD pads on the PCB of a Psion Organiser II from 1989

Carbon composition resistors can be printed directly onto printed circuit board (PCB) substrates as part of the PCB manufacturing process. Although this technique is more common on hybrid PCB modules, it can also be used on standard fibreglass PCBs. Tolerances are typically quite large and can be in the order of 30%. A typical application would be non-critical pull-up resistors.

Thick and thin film

Laser Trimmed Precision Thin Film Resistor Network from Fluke, used in the Keithley DMM7510 multimeter. Ceramic backed with glass hermetic seal cover.

Thick film resistors became popular during the 1970s, and most SMD (surface mount device) resistors today are of this type. The resistive element of thick films is 1000 times thicker than thin films, but the principal difference is how the film is applied to the cylinder (axial resistors) or the surface (SMD resistors).

Thin film resistors are made by sputtering (a method of vacuum deposition) the resistive material onto an insulating substrate. The film is then etched in a similar manner to the old (subtractive) process for making printed circuit boards; that is, the surface is coated with a photo-sensitive material, covered by a pattern film, irradiated with ultraviolet light, and then the exposed photo-sensitive coating is developed, and underlying thin film is etched away.

Thick film resistors are manufactured using screen and stencil printing processes.

Because the time during which the sputtering is performed can be controlled, the thickness of the thin film can be accurately controlled. The type of material also varies, consisting of one or more ceramic (cermet) conductors such as tantalum nitride (TaN), ruthenium oxide (RuO
₂), lead oxide (PbO), bismuth ruthenate (Bi
₂Ru
₂O
₇), nickel chromium (NiCr), or bismuth iridate (Bi
₂Ir
₂O
₇).

Сопротивление как тонкопленочных, так и толстопленочных резисторов после изготовления не является очень точным; их обычно подрезают до точной величины с помощью абразивной или лазерной обрезки . Тонкопленочные резисторы обычно имеют допуски 1% и 5% и температурный коэффициент от 5 до 50 ppm/K . Они также имеют гораздо меньший уровень шума , в 10–100 раз меньший, чем толстопленочные резисторы. В толстопленочных резисторах может использоваться та же проводящая керамика, но она смешана со спеченным (порошковым) стеклом и жидкостью-носителем, чтобы на композит можно было наносить трафаретную печать . Этот композит из стекла и проводящего керамического (кермета) материала затем плавится (обжигается) в печи при температуре около 850 °C.

При первом производстве толстопленочные резисторы имели допуск 5%, но за последние несколько десятилетий стандартные допуски улучшились до 2% или 1%. Температурные коэффициенты толстопленочных резисторов обычно составляют ± 200 или ± 250 ppm/K; изменение температуры на 40 кельвинов (70 °F) может изменить сопротивление на 1%.

Тонкопленочные резисторы обычно намного дороже толстопленочных резисторов. Например, тонкопленочные резисторы SMD с допуском 0,5% и температурным коэффициентом 25 ppm/K при покупке в полноразмерных катушках стоят примерно в два раза дороже толстопленочных резисторов 1% и 250 ppm/K.

Металлическая пленка

Распространенным типом резисторов с осевыми выводами сегодня является металлопленочный резистор. В резисторах с металлическими электродами без выводов ( MELF ) часто используется та же технология.

Металлопленочные резисторы обычно покрываются никель-хромовым (NiCr), но для тонкопленочных резисторов могут быть покрыты любым из керметных материалов, перечисленных выше. В отличие от тонкопленочных резисторов, материал можно наносить с использованием других методов, кроме напыления (хотя это один из используемых методов). Значение сопротивления определяется путем прорезания спирали через покрытие, а не путем травления, аналогично тому, как изготавливаются углеродные резисторы. Результатом является разумный допуск (0,5%, 1% или 2%) и температурный коэффициент, который обычно составляет от 50 до 100 ppm/K. Металлопленочные резисторы обладают хорошими шумовыми характеристиками и низкой нелинейностью за счет низкого коэффициента напряжения. Они также выгодны из-за долгосрочной стабильности.

Металлооксидная пленка

Металлооксидные пленочные резисторы изготовлены из оксидов металлов, что приводит к более высокой рабочей температуре, большей стабильности и надежности, чем металлопленочные. Они используются в приложениях с высокими требованиями к выносливости.

Проволочная намотка

Мощные проволочные резисторы, используемые для динамического торможения электрического железнодорожного вагона. Такие резисторы могут рассеивать много киловатт в течение длительного периода времени.

Типы обмоток проволочных резисторов:

1. общий
2. бифис
3. обычное дело на тонком бывшем
4. Айртон–Перри

Проволочные резисторы обычно изготавливаются путем намотки металлической проволоки, обычно нихрома , на керамический, пластиковый или стекловолоконный сердечник. Концы проволоки припаиваются или привариваются к двум колпачкам или кольцам, прикрепленным к концам жилы. Сборка защищена слоем краски, формованного пластика или эмалевого покрытия, запеченного при высокой температуре. Эти резисторы рассчитаны на выдерживание необычно высоких температур до 450 °C. Проволочные выводы в проволочных резисторах малой мощности обычно имеют диаметр от 0,6 до 0,8 мм и луженые для удобства пайки. Для резисторов с проволочной обмоткой большей мощности используется либо керамический внешний корпус, либо алюминиевый внешний корпус поверх изолирующего слоя. Если внешний корпус выполнен из керамики, такие резисторы иногда называют «цементными» резисторами, хотя на самом деле они не содержат традиционного цемента . Типы с алюминиевым корпусом предназначены для крепления к радиатору для рассеивания тепла; номинальная мощность зависит от использования подходящего радиатора, например, резистор номинальной мощности 50 Вт перегревается при незначительной рассеиваемой мощности, если он не используется с радиатором. Большие проволочные резисторы могут иметь мощность 1000 Вт и более.

Поскольку проволочные резисторы представляют собой катушки, они имеют более высокую нежелательную индуктивность , чем резисторы других типов. Однако намотка провода секциями с поочередно обратным направлением может минимизировать индуктивность. В других методах используется бифилярная намотка или плоский тонкий каркас (для уменьшения площади поперечного сечения катушки). Для наиболее требовательных схем резисторы с обмоткой Айртона-Перри используются .

Применение проволочных резисторов аналогично применению композиционных резисторов, за исключением высокочастотных применений. Высокочастотная характеристика проволочных резисторов существенно хуже, чем у композиционного резистора.

Резистор из металлической фольги

Резистор из металлической фольги

В 1960 году Феликс Зандман и Сидни Дж. Стейн. представил разработку резисторной пленки очень высокой стабильности.

Основным резистивным элементом фольгового резистора является фольга из хромоникелевого сплава толщиной несколько микрометров . Хромоникелевые сплавы характеризуются большим электрическим сопротивлением (около 58 раз больше, чем у меди), малым температурным коэффициентом и высокой стойкостью к окислению. Примерами являются хромель А и нихром V, типичный состав которых составляет 80 Ni и 20 Cr, с температурой плавления 1420 °C. При добавлении железа хромоникелевый сплав становится более пластичным. Нихром и хромель C являются примерами сплава, содержащего железо. Типичный для нихрома состав: 60 Ni, 12 Cr, 26 Fe, 2 Mn и хромель C, 64 Ni, 11 Cr, Fe 25. Температура плавления этих сплавов 1350 °С и 1390 °С соответственно.

С момента своего появления в 1960-х годах фольговые резисторы имели лучшую точность и стабильность среди всех доступных резисторов. Одним из важных параметров стабильности является температурный коэффициент сопротивления (TCR). TCR фольговых резисторов чрезвычайно низок и с годами улучшался. Одна линейка сверхточных фольговых резисторов имеет TCR 0,14 ppm/°C, допуск ±0,005%, долговременную стабильность (1 год) 25 ppm, (3 года) 50 ppm (дополнительное улучшение в 5 раз за счет герметизации) , стабильность под нагрузкой (2000 часов) 0,03%, термоЭДС 0,1 мкВ/°С, шум −42 дБ, коэффициент напряжения 0,1 ppm/В, индуктивность 0,08 мкГн, емкость 0,5 пФ.

Термическая стабильность резистора этого типа также связана с противоположным эффектом электрического сопротивления металла, увеличивающегося с температурой и уменьшающегося из-за теплового расширения, что приводит к увеличению толщины фольги, другие размеры которой ограничены керамической подложкой. .

Амперметр шунты

— Шунт амперметра это особый тип токоизмерительного резистора, имеющий четыре вывода и номинал в миллиомах или даже микроомах. Приборы для измерения тока сами по себе обычно могут воспринимать только ограниченные токи. Для измерения больших токов ток проходит через шунт, на котором измеряется падение напряжения и интерпретируется как ток. Типичный шунт состоит из двух цельных металлических блоков, иногда латунных, установленных на изолирующем основании. Между блоками припаяна или припаяна к ним одна или несколько полосок из сплава с низким температурным коэффициентом сопротивления (TCR) манганинового . Большие болты, ввинченные в блоки, обеспечивают подключение тока, а винты гораздо меньшего размера обеспечивают подключение вольтметра. Шунты рассчитаны на полный ток и часто имеют падение напряжения 50 мВ при номинальном токе. Такие счетчики адаптируются к номинальному полному току шунта путем использования циферблата с соответствующей маркировкой; в другие части счетчика вносить изменения не требуется.

Сеточный резистор

В промышленных сильноточных приложениях, работающих в тяжелых условиях, сеточный резистор представляет собой большую решетку из штампованных полос металлического сплава, охлаждаемых конвекцией, соединенных рядами между двумя электродами. Такие резисторы промышленного класса могут быть размером с холодильник; некоторые конструкции могут выдерживать ток более 500 ампер с диапазоном сопротивлений менее 0,04 Ом. Они используются в таких приложениях, как динамическое торможение и распределение нагрузки для локомотивов и трамваев, нейтральное заземление для промышленного распределения переменного тока, управление нагрузками для кранов и тяжелого оборудования, нагрузочные испытания генераторов и фильтрация гармоник для электрических подстанций.

Термин «сеточный резистор» иногда используется для описания резистора любого типа, подключенного к управляющей сетке лампы вакуумной . Это не резисторная технология; это топология электронной схемы.

Особые сорта

• металлокерамика
• Фенольный
• Тантал
• Водяной резистор

Переменные резисторы

Основная статья: Список резисторов

Регулируемые резисторы

Резистор может иметь одну или несколько фиксированных точек отвода, поэтому сопротивление можно изменять, перемещая соединительные провода к различным клеммам. Некоторые мощные резисторы с проволочной обмоткой имеют точку отвода, которая может скользить вдоль резистивного элемента, позволяя использовать большую или меньшую часть сопротивления.

Если требуется плавная регулировка величины сопротивления в процессе работы оборудования, отвод сопротивления скольжения может быть подсоединен к ручке, доступной оператору. Такое устройство называется реостатом и имеет два вывода.

Потенциометры

Потенциометр с вырезанным корпусом, показывающие детали: ( A ) вал, ( B ) стационарный резистивный элемент из углеродного состава, ( C ) грязесъемник из фосфористой бронзы, ( D ) вал, прикрепленный к грязесъемнику, ( E, G ) клеммы, соединенные с концами резистивного элемента , ( F ) клемма, подключенная к стеклоочистителю.

Потенциометр потенциометр (в просторечии, . ) представляет собой трехполюсный резистор с плавно регулируемой точкой отвода, управляемой вращением вала или ручки или линейным ползунком Название потенциометра происходит от его функции регулируемого делителя напряжения , обеспечивающего переменный потенциал на клемме, подключенной к точке ответвления. Регулировка громкости в аудиоустройстве — это распространенное применение потенциометра. Типичный потенциометр малой мощности (см. рисунок) состоит из плоского резистивного элемента (В) из углеродного состава, металлической пленки или проводящего пластика с пружинистым из фосфористой бронзы грязесъемным контактом (С), который перемещается по поверхности. Альтернативная конструкция представляет собой резистивную проволоку, намотанную на форму, при этом грязесъемник скользит в осевом направлении вдоль катушки. Они имеют более низкое разрешение, поскольку при движении дворника сопротивление меняется ступенями, равными сопротивлению одного оборота.

Многооборотные потенциометры высокого разрешения используются в прецизионных приложениях. Они имеют проволочные резистивные элементы, обычно намотанные на спиральную оправку, при этом грязесъемник движется по винтовой направляющей при повороте органа управления, обеспечивая постоянный контакт с проволокой. Некоторые из них имеют на проводе токопроводящее пластиковое покрытие для улучшения разрешения. Обычно они предлагают десять оборотов вала для покрытия всего диапазона. Обычно они оснащены циферблатами, которые включают в себя простой счетчик оборотов и градуированный циферблат и обычно могут достигать трехзначного разрешения. Электронно-аналоговые компьютеры в большом количестве использовали их для установки коэффициентов, а осциллографы с замедленной разверткой последних десятилетий включали один на свои панели.

• 
  Типичный потенциометр для монтажа на панели
• 
  Ассортимент небольших сквозных потенциометров, предназначенных для монтажа на печатных платах .

Коробки десятилетия сопротивления

Основная статья: Коробка десятилетия

Коробка десятилетия сопротивления

Блок декады сопротивлений или блок замены резисторов представляет собой блок, содержащий резисторы многих номиналов, с одним или несколькими механическими переключателями, которые позволяют настраивать любое из различных дискретных сопротивлений, предлагаемых блоком. Обычно сопротивление определяется с высокой точностью, начиная с диапазона от лабораторной/калибровочной точности 20 частей на миллион до полевой точности 1%. Также доступны недорогие коробки с меньшей точностью. Все типы предлагают удобный способ выбора и быстрого изменения сопротивления в лабораторных, экспериментальных и опытно-конструкторских работах без необходимости подсоединения резисторов один за другим или даже хранения каждого номинала. Диапазон сопротивления, максимальное разрешение и точность характеризуют коробку. Например, одна коробка предлагает сопротивления от 0 до 100 МОм, максимальное разрешение 0,1 Ом, точность 0,1%.

Специальные устройства

Существуют различные устройства, сопротивление которых меняется на различные величины. Сопротивление термисторов NTC имеет сильный отрицательный температурный коэффициент, что делает их полезными для измерения температуры. Поскольку их сопротивление может быть большим до тех пор, пока они не нагреются из-за прохождения тока, они также обычно используются для предотвращения чрезмерных скачков тока при включении оборудования. Точно так же сопротивление гумистора меняется в зависимости от влажности. Один из видов фотодетекторов, фоторезистор , имеет сопротивление, которое меняется в зависимости от освещенности.

Тензометр . , изобретенный Эдвардом Э. Симмонсом и Артуром К. Руге в 1938 году, представляет собой тип резистора, значение которого меняется в зависимости от приложенного напряжения Можно использовать один резистор, пару (полумост) или четыре резистора, соединенных по схеме моста Уитстона . Тензорезистор приклеивается клеем к объекту, подвергающемуся механической нагрузке . С помощью тензодатчика, фильтра, усилителя и аналого-цифрового преобразователя можно измерить деформацию объекта.

В родственном, но более позднем изобретении используется квантовый туннельный композит для определения механического напряжения. По нему проходит ток, величина которого может меняться в 10 раз. ¹² в ответ на изменения приложенного давления.

Измерение

Значение резистора можно измерить с помощью омметра , который может выполнять функцию мультиметра . Обычно щупы на концах измерительных проводов подключаются к резистору. Простой омметр может подать напряжение от батареи на неизвестный резистор (с внутренним резистором известного номинала, включенным последовательно), создавая ток, который приводит в движение счетчик . Ток, в соответствии с законом Ома , обратно пропорционален сумме внутреннего сопротивления и тестируемого резистора, в результате чего шкала аналогового измерителя является очень нелинейной и откалибрована от бесконечности до 0 Ом. Вместо этого цифровой мультиметр, использующий активную электронику, может пропускать определенный ток через испытательное сопротивление. Напряжение, создаваемое на испытательном сопротивлении, в этом случае линейно пропорционально его сопротивлению, которое измеряется и отображается. В любом случае диапазоны низкого сопротивления измерителя пропускают гораздо больший ток через измерительные провода, чем диапазоны высокого сопротивления. Это позволяет поддерживать напряжение на разумном уровне (обычно ниже 10 В), но при этом его можно измерить.

Для измерения резисторов малого номинала, таких как резисторы с дробным сопротивлением, с приемлемой точностью требуются четырехклеммные соединения . Одна пара клемм подает на резистор известный калиброванный ток, а другая пара измеряет падение напряжения на резисторе. Некоторые омметры, миллиомметры и даже некоторые из лучших цифровых мультиметров лабораторного качества используют для этой цели четыре входные клеммы, которые можно использовать со специальными измерительными проводами, называемыми зажимами Кельвина . Каждый из двух зажимов имеет пару изолированных друг от друга зажимов. Одна сторона каждого зажима подает измерительный ток, а другие соединения предназначены только для измерения падения напряжения. Сопротивление снова рассчитывается по закону Ома как измеренное напряжение, деленное на приложенный ток.

Стандарты

Производственные резисторы

Характеристики резисторов оцениваются количественно и сообщаются с использованием различных национальных стандартов. В США MIL-STD-202. содержит соответствующие методы испытаний, на которые ссылаются другие стандарты.

Существуют различные стандарты, определяющие свойства резисторов для использования в оборудовании:

• IEC 60062 (IEC 62) / DIN 40825 / BS 1852 / IS 8186 / JIS C 5062 и т. д. ( цветовой код резистора , код RKM , код даты)
• EIA RS-279 / DIN 41429 (цветовой код резистора)
• IEC 60063 (IEC 63) / JIS C 5063 (стандартные значения серии E)
• МИЛ-ПРФ-26
• MIL-PRF-39007 (Фиксированная мощность, проверенная надежность)
• MIL-PRF-55342 (толстая и тонкая пленка для поверхностного монтажа)
• МИЛ-ПРФ-914
• MIL-R-11 отменен Стандарт
• MIL-R-39017 (фиксированный, общего назначения, установленная надежность)
• MIL-PRF-32159 (перемычки с нулевым сопротивлением)
• UL 1412 (резисторы с предохранителями и ограничением температуры)

Существуют и другие стандарты MIL-R для военных закупок США.

Стандарты сопротивления

Основной стандарт сопротивления, «ртутный ом», был первоначально определен в 1884 году как ртутный столбик длиной 106,3 см и 1 квадратный миллиметр поперечным сечением при температуре 0 градусов Цельсия . Трудности в точном измерении физических констант для воспроизведения этого стандарта приводят к отклонениям до 30 частей на миллион. С 1900 года ртутный ом был заменен прецизионно обработанной пластиной из манганина . С 1990 года международный стандарт сопротивления основан на квантовом эффекте Холла, открытом Клаусом фон Клитцингом , за который он получил Нобелевскую премию по физике в 1985 году.

Резисторы чрезвычайно высокой точности производятся для калибровки и лабораторного использования. Они могут иметь четыре клеммы: одна пара используется для передачи рабочего тока, а другая пара — для измерения падения напряжения; это устраняет ошибки, вызванные падением напряжения на сопротивлениях выводов, поскольку заряд не протекает через выводы измерения напряжения. Это важно для резисторов небольшого номинала (100–0,0001 Ом), где сопротивление выводов значительно или даже сопоставимо по сравнению со стандартным значением сопротивления.

Маркировка резисторов

Основная статья: Электронный цветовой код

на колесной основе RMA Руководство по цветовому коду резисторов . Примерно 1945–1950 гг.

Корпуса осевых резисторов обычно имеют коричневый, коричневый, синий или зеленый цвет (хотя иногда встречаются и другие цвета, например темно-красный или темно-серый), и имеют от трех до шести цветных полос, обозначающих сопротивление (и допуск на растяжение), и могут включать полосы для обозначения температурного коэффициента и класса надежности. В четырехполосных резисторах первые две полосы представляют собой первые две цифры сопротивления в Омах , третья представляет собой множитель , а четвертая — допуск (который, если его нет, обозначает ±20%). Для пяти- и шестиполосных резисторов третья полоса — третья цифра, четвертая — множитель и пятая — допуск; шестая полоса представляет температурный коэффициент. Номинальная мощность резистора обычно не указывается и определяется из его размера.

Резисторы для поверхностного монтажа имеют цифровую маркировку.

Резисторы начала 20-го века, по сути, неизолированные, были окунаны в краску, чтобы покрыть весь корпус для цветовой маркировки. Этот базовый цвет представлял собой первую цифру. На один конец элемента был нанесен второй цвет краски, обозначающий вторую цифру, а цветная точка (или полоса) в середине обозначала третью цифру. Правило было «тело, кончик, точка», предусматривающее две значащие цифры для значения и десятичный множитель в этой последовательности. Допуск по умолчанию составлял ±20%. Резисторы с более жестким допуском имели на другом конце серебряную (± 10%) или золотую (± 5%) краску.

Предпочтительные значения

См. Также: E-серия предпочтительных номеров.

Ранние резисторы изготавливались в более или менее произвольных круглых количествах; в серии может быть 100, 125, 150, 200, 300 и т. д. Ранние мощные проволочные резисторы, такие как коричневые резисторы со стекловидной эмалью, изготавливались с использованием системы предпочтительных номиналов, подобных некоторым из упомянутых здесь. Резисторы в том виде, в котором они изготовлены, имеют определенный процентный допуск , и имеет смысл производить значения, которые коррелируют с допуском, чтобы фактическое значение резистора слегка перекрывалось с его соседями. Более широкий интервал оставляет пробелы; более узкое расстояние увеличивает затраты на производство и складские запасы, необходимые для создания более или менее взаимозаменяемых резисторов.

Логическая схема состоит в том, чтобы производить резисторы в диапазоне значений, которые увеличиваются в геометрической прогрессии , так, чтобы каждое значение было больше, чем предыдущее, на фиксированный множитель или процент, выбранный в соответствии с допуском диапазона. Например, при допуске ±20% имеет смысл иметь каждый резистор примерно в 1,5 раза больше, чем его предшественник, охватывая декаду в 6 значениях. Точнее, используемый коэффициент равен 1,4678 ≈ $10^{1/6}$, давая значения 1,47, 2,15, 3,16, 4,64, 6,81, 10 для десятилетия 1–10 (десятилетие — это диапазон, увеличивающийся в 10 раз; другие примеры — 0,1–1 и 10–100); на практике они округляются до 1,5, 2,2, 3,3, 4,7, 6,8, 10; , 22, 33,... и предшествуют... 0,47, 0,68, 1. Эта схема была принята как серия E6 значений IEC за которыми следуют 15 60063 предпочтительных числовых . Существуют также серии E12 , E24 , E48 , E96 и E192 для компонентов с постепенно увеличивающимся разрешением с 12, 24, 48, 96 и 192 различными значениями в течение каждого десятилетия. Фактические используемые значения указаны в IEC списках предпочтительных номеров 60063.

Ожидается, что резистор сопротивлением 100 Ом ± 20% будет иметь значение от 80 до 120 Ом; его соседи E6 имеют сопротивление 68 (54–82) и 150 (120–180) Ом. Разумное расстояние: E6 используется для компонентов ±20%; E12 для ±10%; E24 для ±5%; E48 для ±2%, E96 для ±1%; E192 для ±0,5% или выше. Резисторы изготавливаются номиналами от нескольких миллиом до примерно гигаома в диапазонах IEC60063, соответствующих их допускам. Производители могут сортировать резисторы по классам допуска на основе измерений. Соответственно, набор резисторов сопротивлением 100 Ом с допуском ±10% может не лежать примерно в районе 100 Ом (но не более чем на 10%), как можно было бы ожидать (колокольчатая кривая), а скорее быть разделен на две группы: либо на 5–10 % слишком высоко, либо на 5 – 10 % слишком низко (но не ближе к 100 Ом), поскольку любые резисторы, которые, по измерениям завода, имеют погрешность менее 5 %, были бы маркированы и проданы как резисторы с отклонением только ± Допуск 5% или выше. При проектировании схемы это может стать соображением. Этот процесс сортировки деталей на основе измерений после производства известен как «группирование» и может применяться к другим компонентам, помимо резисторов (например, к классам скорости для процессоров).

SMT резисторы

На этом изображении показаны четыре резистора для поверхностного монтажа (компонент в левом верхнем углу — конденсатор ) , включая два резистора с нулевым сопротивлением . Вместо проводных соединений часто используются перемычки с нулевым сопротивлением, чтобы их можно было вставить с помощью машины для вставки резисторов. Их сопротивление незначительно.

На резисторах поверхностного монтажа больших размеров (метрические 1608 и выше) числовые значения напечатаны в коде, соответствующем коду, используемому на осевых резисторах. Резисторы со стандартным допуском для поверхностного монтажа (SMT) маркируются трехзначным кодом, в котором первые две цифры представляют собой первые две значащие цифры значения, а третья цифра представляет собой степень десяти (количество нулей). . Например:

• 334 = 33 × 10 ⁴ Ом = 330 кОм
• 222 = 22 × 10 ² Ом = 2,2 кОм
• 473 = 47 × 10 ³ Ом = 47 кОм
• 105 = 10 × 10 ⁵ Ом = 1 МОм

Сопротивления менее 100 Ом обозначаются: 100, 220, 470. Последний ноль представляет собой десять в нулевой степени, что равно 1. Например:

• 100 = 10 × 10 ⁰ Ом = 10 Ом
• 220 = 22 × 10 ⁰ Ом = 22 Ом

Иногда эти значения обозначаются цифрами 10 или 22, чтобы избежать ошибки.

Сопротивления менее 10 Ом имеют букву R, обозначающую положение десятичной точки ( точки системы счисления ). Например:

• 4R7 = 4,7 Ом
• R300 = 0,30 Ом
• 0R22 = 0,22 Ом
• 0R01 = 0,01 Ом

000 и 0000 иногда появляются как значения на каналах поверхностного монтажа с нулевым сопротивлением , поскольку они имеют (приблизительно) нулевое сопротивление.

Более поздние резисторы для поверхностного монтажа физически слишком малы, чтобы можно было наносить практическую маркировку.

Точная маркировка резисторов

Многие прецизионные резисторы, в том числе резисторы для поверхностного монтажа и с осевым выводом, маркируются четырехзначным кодом. Первые три цифры — значащие цифры, а четвертая — степень десяти. Например:

• 1001 = 100 × 10 ¹ Ом = 1,00 кОм
• 4992 = 499 × 10 ² Ом = 49,9 кОм
• 1000 = 100 × 10 ⁰ Ом = 100 Ом

Прецизионные резисторы с осевыми выводами часто используют цветные полосы для обозначения этого четырехзначного кода.

Маркировка EIA-96

Бывшая система маркировки EIA-96, которая теперь включена в IEC 60062:2016, представляет собой более компактную систему маркировки, предназначенную для физически небольших высокоточных резисторов. Он использует двухзначный код плюс букву (всего три буквенно-цифровых символа) для обозначения значений сопротивления 1% до трех значащих цифр. Две цифры (от «01» до «96») представляют собой код, который указывает одну из 96 «позиций» стандартной серии E96 с номиналами резисторов 1%. Заглавная буква — это код, обозначающий множитель степени десяти . Например, маркировка «01С» обозначает 10 кОм; «10С» соответствует 12,4 кОм; «96C» соответствует 97,6 кОм.

Код Ряд Письмо Цифры Е96 Да/С Х/Р А Б/Ч С Д И 01 1.00 1р00 10R0 100р 1К00 10К0 100 тыс. 1M00 02 1.02 1R02 10R2 102Р 1К02 10К2 102К 1М02 03 1.05 1R05 10R5 105р 1К05 10К5 105 тыс. 1М05 04 1.07 1R07 10Р7 107Р 1К07 10К7 107К 1М07 05 1.10 1R10 11R0 110р 1К10 11К0 110 тыс. 1М10 06 1.13 1Р13 11R3 113Р 1К13 11К3 113 тыс. 1М13 07 1.15 1R15 11R5 115р 1К15 11К5 115 тыс. 1М15 08 1.18 1Р18 11Р8 118Р 1К18 11К8 118 тыс. 1М18 09 1.21 1Р21 12Р1 121Р 1К21 12К1 121 тыс. 1М21 10 1.24 1Р24 12R4 124Р 1К24 12К4 124К 1М24 11 1.27 1Р27 12Р7 127Р 1К27 12К7 127 тыс. 1М27 12 1.30 1R30 13R0 130р 1К30 13К0 130 тыс. 1М30 13 1.33 1Р33 13Р3 133Р 1К33 13К3 133 тыс. 1М33 14 1.37 1Р37 13Р7 137Р 1К37 13К7 137 тыс. 1М37 15 1.40 1Р40 14R0 140р 1К40 14К0 140 тыс. 1М40 16 1.43 1Р43 14Р3 143Р 1К43 14К3 143 тыс. 1М43 17 1.47 1Р47 14R7 147Р 1К47 14К7 147 тыс. 1М47 18 1.50 1р50 15R0 150р 1К50 15К0 150 тыс. 1M50 19 1.54 1Р54 15R4 154Р 1К54 15К4 154К 1М54 20 1.58 1Р58 15R8 158Р 1К58 15К8 158 тыс. 1М58 21 1.62 1Р62 16Р2 162Р 1К62 16К2 162К 1М62 22 1.65 1Р65 16Р5 165р. 1К65 16К5 165 тыс. 1М65 23 1.69 1Р69 16Р9 169р 1К69 16К9 169 тыс. 1М69 24 1.74 1Р74 17R4 174Р 1К74 17К4 174К 1М74 25 1.78 1Р78 17R8 178Р 1К78 17К8 178 тыс. 1М78 26 1.82 1Р82 18R2 182Р 1К82 18К2 182К 1М82 27 1.87 1Р87 18Р7 187Р 1К87 18К7 187 тыс. 1М87 28 1.91 1Р91 19R1 191Р 1К91 19К1 191К 1М91 29 1.96 1Р96 19R6 196р 1К96 19К6 196 тыс. 1М96 30 2.00 2R00 20R0 200р 2К00 20К0 200 тыс. 2M00 31 2.05 2R05 20Р5 205Р 2К05 20К5 205 тыс. 2М05 32 2.10 2Р10 21R0 210р 2К10 21К0 210 тыс. 2М10 33 2.15 2Р15 21Р5 215Р 2К15 21К5 215 тыс. 2М15 34 2.21 2Р21 22Р1 221Р 2К21 22К1 221 тыс. 2М21 35 2.26 2Р26 22Р6 226Р 2К26 22К6 226 тыс. 2М26 36 2.32 2Р32 23Р2 232Р 2К32 23К2 232К 2М32 37 2.37 2Р37 23Р7 237Р 2К37 23К7 237К 2М37 38 2.43 2Р43 24Р3 243Р 2К43 24К3 243 тыс. 2М43 39 2.49 2Р49 24Р9 249р 2К49 24К9 249 тыс. 2М49 40 2.55 2Р55 25Р5 255р 2К55 25К5 255 тыс. 2М55 41 2.61 2Р61 26Р1 261Р 2К61 26К1 261 тыс. 2М61 42 2.67 2Р67 26Р7 267Р 2К67 26К7 267 тыс. 2М67 43 2.74 2Р74 27Р4 274Р 2К74 27К4 274К 2М74 44 2.80 2Р80 28R0 280р 2К80 28К0 280 тыс. 2М80 45 2.87 2Р87 28Р7 287р 2К87 28К7 287 тыс. 2М87 46 2.94 2Р94 29Р4 294Р 2К94 29К4 294К 2М94 47 3.01 3R01 30Р1 301Р 3К01 30К1 301К 3М01 48 3.09 3R09 30Р9 309Р 3К09 30К9 309К 3М09

Код Ряд Письмо Цифры Е96 Да/С Х/Р А Б/Ч С Д И 49 3.16 3Р16 31Р6 316Р 3К16 31К6 316 тыс. 3М16 50 3.24 3Р24 32Р4 324Р 3К24 32К4 324 тыс. 3М24 51 3.32 3Р32 33Р2 332Р 3К32 33К2 332 тыс. 3М32 52 3.40 3Р40 34R0 340р 3К40 34К0 340 тыс. 3М40 53 3.48 3Р48 34Р8 348Р 3К48 34К8 348 тыс. 3М48 54 3.57 3Р57 35Р7 357р 3К57 35К7 357 тыс. 3М57 55 3.65 3Р65 36Р5 365р 3К65 36К5 365 тыс. 3М65 56 3.74 3Р74 37Р4 374р 3К74 37К4 374 тыс. 3М74 57 3.83 3Р83 38Р3 383р 3К83 38К3 383 тыс. 3М83 58 3.92 3Р92 39Р2 392р 3К92 39К2 392К 3М92 59 4.02 4R02 40Р2 402Р 4К02 40К2 402К 4М02 60 4.12 4R12 41Р2 412Р 4К12 41К2 412 тыс. 4М12 61 4.22 4R22 42Р2 422р 4К22 42К2 422 тыс. 4М22 62 4.32 4Р32 43Р2 432Р 4К32 43К2 432 тыс. 4М32 63 4.42 4Р42 44Р2 442 р. 4К42 44К2 442 тыс. 4М42 64 4.53 4Р53 45Р3 453р 4К53 45К3 453 тыс. 4М53 65 4.64 4Р64 46Р4 464р 4К64 46К4 464 тыс. 4М64 66 4.75 4Р75 47Р5 475р 4К75 47К5 475 тыс. 4М75 67 4.87 4Р87 48Р7 487р 4К87 48К7 487 тыс. 4М87 68 4.99 4R99 49R9 499р. 4К99 49К9 499 тыс. 4М99 69 5.11 5Р11 51Р1 511Р 5К11 51К1 511К 5М11 70 5.23 5Р23 52Р3 523Р 5К23 52К3 523 тыс. 5М23 71 5.36 5Р36 53Р6 536Р 5К36 53К6 536К 5М36 72 5.49 5Р49 54Р9 549р 5К49 54К9 549 тыс. 5М49 73 5.62 5Р62 56Р2 562р 5К62 56К2 562 тыс. 5М62 74 5.76 5Р76 57Р6 576Р 5К76 57К6 576К 5М76 75 5.90 5Р90 59R0 590р 5К90 59К0 590 тыс. 5М90 76 6.04 6Р04 60Р4 604Р 6K04 60К4 604К 6М04 77 6.19 6Р19 61Р9 619R 6К19 61К9 619 тыс. 6М19 78 6.34 6Р34 63Р4 634Р 6К34 63К4 634К 6М34 79 6.49 6Р49 64Р9 649р 6К49 64К9 649 тыс. 6М49 80 6.65 6Р65 66Р5 665р 6К65 66К5 665 тыс. 6М65 81 6.81 6Р81 68Р1 681Р 6К81 68К1 681К 6М81 82 6.98 6Р98 69Р8 698р 6К98 69К8 698 тыс. 6М98 83 7.15 7Р15 71Р5 715Р 7К15 71К5 715 тыс. 7М15 84 7.32 7Р32 73Р2 732Р 7К32 73К2 732К 7М32 85 7.50 7Р50 75R0 750р 7K50 75К0 750 тыс. 7М50 86 7.68 7Р68 76Р8 768Р 7К68 76К8 768 тыс. 7М68 87 7.87 7Р87 78Р7 787Р 7К87 78К7 787К 7М87 88 8.06 8R06 80Р6 806Р 8К06 80К6 806К 8М06 89 8.25 8Р25 82Р5 825р 8К25 82К5 825 тыс. 8М25 90 8.45 8Р45 84Р5 845р 8К45 84К5 845 тыс. 8М45 91 8.66 8Р66 86Р6 866р 8К66 86К6 866 тыс. 8М66 92 8.87 8Р87 88Р7 887Р 8К87 88К7 887К 8М87 93 9.09 9R09 90Р9 909Р 9К09 90К9 909К 9М09 94 9.31 9Р31 93Р1 931Р 9К31 93К1 931К 9М31 95 9.53 9Р53 95Р3 953Р 9К53 95К3 953К 9М53 96 9.76 9Р76 97Р6 976Р 9К76 97К6 976К 9М76

Обозначение промышленного типа

Номинальная мощность при 70 °C

Тип №.	Власть рейтинг (ватты)	МИЛ-Р-11 стиль	МИЛ-Р-39008 стиль
ББ	1 ⁄ 8	RC05	RCR05
КБ	1 ⁄ 4	RC07	RCR07
ЭБ	1 ⁄ 2	RC20	РЦР20
ГБ	1	RC32	RCR32
полупансион	2	RC42	RCR42
ГМ	3	-	-
ХМ	4	-	-

Код допуска

Обозначение промышленного типа	Толерантность	Обозначение MIL
5	±5%	Дж
2	±20%	М
1	±10%	К
-	±2%	Г
-	±1%	Ф
-	±0.5%	Д
-	±0.25%	С
-	±0.1%	Б

Шаги, чтобы узнать значения сопротивления или емкости:

1. Первые две буквы обозначают рассеиваемую мощность.
2. Следующие три цифры обозначают значение сопротивления.
   1. Первые две цифры — значащие значения
   2. Третья цифра — множитель.
3. Последняя цифра обозначает допуск.

Если резистор закодирован:

• EB1041: рассеиваемая мощность = 1/2 Вт, значение сопротивления = 10 × 10 ⁴ ±10% = между 9 × 10 ⁴ Ом и 11 × 10 ⁴ Ом.
• CB3932: рассеиваемая мощность = 1/4 Вт, значение сопротивления = 39 × 10 ³ ±20% = между 31,2 × 10 ³ и 46,8 × 10 ³ Ом.

Общие шаблоны использования

Существует несколько распространенных шаблонов использования, в которых обычно настраиваются резисторы.

Ограничение тока

Резисторы обычно используются для ограничения силы тока, протекающего через цепь. Многие компоненты схемы (например, светодиоды) требуют ограничения тока, протекающего через них, но сами по себе не ограничивают величину тока. Поэтому часто добавляются резисторы для предотвращения ситуаций перегрузки по току. Кроме того, часто схемам не требуется ток, который в противном случае протекал бы через них, поэтому можно добавить резисторы, чтобы ограничить энергопотребление таких цепей.

Делитель напряжения

Основная статья: Делитель напряжения

Часто схемам необходимо обеспечивать различные опорные напряжения для других цепей (например, компараторов напряжения). Фиксированное напряжение можно получить, подключив два резистора последовательно между двумя другими фиксированными напряжениями (например, напряжением источника и землей). На клемме между двумя резисторами будет напряжение, находящееся между этими двумя напряжениями, на линейном расстоянии, основанном на относительных сопротивлениях двух резисторов. Например, если резистор сопротивлением 200 Ом и резистор сопротивлением 400 Ом включены последовательно между 6 В и 0 В, на клемме между ними будет напряжение 4 В.

Подтягивающие и понижающие резисторы

Основная статья: Подтягивающий резистор

Когда цепь не подключена к питанию, напряжение этой цепи не равно нулю, а неопределенно (на него могут влиять предыдущие напряжения или окружающая среда). Подтягивающий или понижающий резистор обеспечивает напряжение для цепи, когда она в противном случае отключена (например, когда кнопка не нажата или транзистор не активен). Подтягивающий резистор подключает схему к высокому положительному напряжению (если схема требует высокого положительного напряжения по умолчанию), а понижающий резистор подключает схему к низкому напряжению или земле (если схема требует низкого напряжения по умолчанию). Значение резистора должно быть достаточно высоким, чтобы, когда цепь активна, источник напряжения, к которому он подключен, не оказывал чрезмерного влияния на работу схемы, но и достаточно низким, чтобы он достаточно быстро «тянул» при отключении цепи. и существенно не изменяет напряжение по сравнению с исходным значением.

Электрический и тепловой шум

Основная статья: Шум (электроника)

При усилении слабых сигналов часто необходимо минимизировать электронный шум , особенно на первом этапе усиления. Будучи рассеивающим элементом, даже идеальный резистор естественным образом создает на своих выводах случайно изменяющееся напряжение или шум. Этот шум Джонсона-Найквиста является фундаментальным источником шума, который зависит только от температуры и сопротивления резистора и предсказывается теоремой о флуктуации-диссипации . Использование большего значения сопротивления приводит к большему шуму напряжения, тогда как меньшее значение сопротивления создает больший шум тока при данной температуре.

Тепловой шум практического резистора также может превышать теоретический прогноз, и это увеличение обычно зависит от частоты. Избыточный шум практического резистора наблюдается только при протекании через него тока. Это указывается в единицах мкВ/В/декаду – мкВ шума на вольт, приложенный к резистору, на декаду частоты. Значение мкВ/В/декада часто указывается в дБ, так что резистор с индексом шума 0 дБ демонстрирует избыточный шум 1 мкВ (среднеквадратичное значение) на каждый вольт на резисторе в каждой декаде частоты. Таким образом, избыточный шум является примером 1/ f шума . Толстопленочные и углеродные резисторы создают больше избыточного шума, чем другие типы на низких частотах. Часто используются проволочные и тонкопленочные резисторы из-за их лучших шумовых характеристик. Резисторы из углеродного состава могут иметь индекс шума 0 дБ, в то время как объемные резисторы из металлической фольги могут иметь индекс шума -40 дБ, что обычно делает избыточный шум резисторов из металлической фольги незначительным. Тонкопленочные резисторы для поверхностного монтажа обычно имеют меньший шум и лучшую термическую стабильность, чем толстопленочные резисторы для поверхностного монтажа. Избыточный шум также зависит от размера: как правило, избыточный шум снижается по мере увеличения физического размера резистора (или параллельного использования нескольких резисторов), поскольку независимо колеблющиеся сопротивления меньших компонентов имеют тенденцию усредняться.

Хотя резистор сам по себе не является примером «шума», он может действовать как термопара , создавая на нем небольшой перепад постоянного напряжения из-за термоэлектрического эффекта , если его концы имеют разные температуры. Это индуцированное постоянное напряжение может, в частности, ухудшить точность инструментальных усилителей . Такие напряжения возникают в местах соединения выводов резистора с платой и с корпусом резистора. Обычные металлопленочные резисторы демонстрируют такой эффект при величине около 20 мкВ/°C. Некоторые резисторы из углеродного состава могут иметь термоэлектрическое смещение до 400 мкВ/°C, тогда как резисторы специальной конструкции могут уменьшить это значение до 0,05 мкВ/°C. В приложениях, где термоэлектрический эффект может стать важным, необходимо позаботиться о горизонтальном монтаже резисторов, чтобы избежать температурных градиентов и учитывать поток воздуха над платой.

Режимы отказа

Частота отказов резисторов в правильно спроектированной схеме невелика по сравнению с другими электронными компонентами, такими как полупроводники и электролитические конденсаторы. резистора Повреждение резисторов чаще всего происходит из-за перегрева, когда средняя подаваемая на него мощность значительно превышает его способность рассеивать тепло (заданную номинальной мощностью ). Это может быть вызвано внешней неисправностью по отношению к цепи, но часто вызвано неисправностью другого компонента (например, короткого замыкания транзистора) в цепи, подключенной к резистору. Использование резистора слишком близко к его номинальной мощности может ограничить срок службы резистора или вызвать значительное изменение его сопротивления. Чтобы избежать этой опасности, в безопасной конструкции в силовых приложениях обычно используются резисторы с завышенными номиналами.

Маломощные тонкопленочные резисторы могут быть повреждены в результате длительного воздействия высокого напряжения, даже при напряжении ниже максимально указанного и ниже максимальной номинальной мощности. Это часто случается с пусковыми резисторами, питающими интегральную схему импульсного источника питания .

При перегреве сопротивление пленочных углеродных резисторов может уменьшаться или увеличиваться. Углеродные пленочные и композиционные резисторы могут выйти из строя (разомкнутая цепь), если их рассеивание близко к максимальному. Это также возможно, но менее вероятно при использовании металлопленочных и проволочных резисторов.

Выход из строя резисторов также может быть вызван механическим воздействием и неблагоприятными факторами окружающей среды, в том числе влажностью. Если они не закрыты, проволочные резисторы могут подвергнуться коррозии.

Известно, что резисторы для поверхностного монтажа выходят из строя из-за попадания серы во внутреннюю структуру резистора. Эта сера химически реагирует со слоем серебра с образованием непроводящего сульфида серебра. Сопротивление резистора стремится к бесконечности. Серостойкие и антикоррозионные резисторы продаются в автомобильной, промышленной и военной технике. ASTM B809 — это отраслевой стандарт, проверяющий восприимчивость детали к сере.

Альтернативный режим отказа может возникнуть при использовании резисторов большого номинала (сотни кОм и выше). Резисторы рассчитаны не только на максимальную рассеиваемую мощность, но и на максимальное падение напряжения. Превышение этого напряжения приводит к медленному ухудшению характеристик резистора, уменьшению его сопротивления. Падение напряжения на резисторах большого номинала может быть превышено до того, как рассеиваемая мощность достигнет предельного значения. Поскольку максимальное напряжение, указанное для часто встречающихся резисторов, составляет несколько сотен вольт, это проблема только в тех приложениях, где встречаются такие напряжения.

Переменные резисторы также могут разрушаться по-другому, обычно это связано с плохим контактом между грязесъемником и корпусом резистора. Это может быть связано с грязью или коррозией и обычно воспринимается как «треск» из-за колебаний контактного сопротивления ; особенно это заметно при настройке устройства. Это похоже на потрескивание, вызванное плохим контактом в переключателях, и, как и переключатели, потенциометры в некоторой степени самоочищаются: перемещение дворника по сопротивлению может улучшить контакт. Потенциометры, которые редко регулируются, особенно в грязных или суровых условиях, чаще всего вызывают эту проблему. Если самоочистки контактов недостаточно, улучшения обычно можно добиться с помощью спрея для очистки контактов (также известного как «очиститель тюнера»). Треск, связанный с вращением вала грязного потенциометра в аудиосхеме (например, в регуляторе громкости), значительно усиливается при наличии нежелательного напряжения постоянного тока, что часто указывает на выход из строя блокирующего конденсатора постоянного тока в цепи.

См. также

• Схемотехника
• Фиктивная нагрузка
• Электрический импеданс
• Высокоомные резисторы (электроника)
• Железо-водородный резистор
• Пьезорезистивный эффект
• Шум выстрела
• Термистор
• Триммер (электроника)

Внешние ссылки

• Калькулятор сопротивления с цветовой кодировкой - Пенсильванский университет
• Типы резисторов – имеет ли это значение? - Айкен Усилители
• Разница между типами резисторов - Analog Devices
• Основы линейных постоянных резисторов - Vishay
• 4-контактные резисторы – Как работают сверхточные резисторы - PSL
• Руководство для начинающих по потенциометрам — ESP