Резистор

Резистор
	Массив резисторов с осевыми выводами
Тип	Пассивный
Working principleПринцип работы	Электрическое сопротивление
Электронный символ
	; Схематические обозначения IEEE

Резистор , — это пассивный двухконтактный электрический компонент который реализует электрическое сопротивление как элемент схемы. В электронных схемах резисторы используются для уменьшения тока, регулировки уровней сигнала, разделения напряжения , смещения активных элементов и оконцевания линий передачи , а также для других целей. Резисторы высокой мощности, которые могут рассеивать многие ватты электроэнергии 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 реализуются в интегральных схемах .

Электрическая функция резистора определяется его сопротивлением: обычные коммерческие резисторы производятся в диапазоне более девяти порядков величины . Номинальное значение сопротивления находится в пределах производственного допуска , указанного на компоненте.

Электронные символы и обозначения

Два типичных символа схематических представлений следующие:

Стиль ANSI : (a) резистор, (b) реостат (переменный резистор) и (c) потенциометр.
IEC Символ резистора

Обозначения для указания значения резистора на принципиальной схеме различаются.

Одной из распространенных схем является код RKM, соответствующий IEC 60062 . Вместо использования десятичного разделителя в этом обозначении используется буква, слабо связанная с префиксами SI, соответствующими сопротивлению детали. Например, 8K2 в качестве кода маркировки детали на принципиальной схеме или в спецификации (BOM) указывает на значение резистора 8,2 кОм. Дополнительные нули подразумевают более жесткий допуск, например 15M0 для трех значащих цифр. Когда значение может быть выражено без префикса (то есть множителя 1), вместо десятичного разделителя используется буква «R». Например, 1R2 означает 1,2 Ом, а 18R — 18 Ом.

Теория Операции

Гидравлическая аналогия сравнивает электрический ток, текущий по цепям, с водой, текущей по трубам. Когда труба (слева) засорена волосами (справа), для достижения того же потока воды требуется большее давление. Проталкивание электрического тока через большое сопротивление похоже на проталкивание воды через трубу, забитую волосами: ) требуется больший толчок ( напряжение для создания того же потока ( электрического тока ) . ^[1]

Закон Ома

Поведение идеального резистора описывается законом Ома :

V=I\cdot R.

Закон Ома гласит, что напряжение ( $V$ ) на резисторе пропорциональна току ( $I$ ), проходящего через него, где константой пропорциональности является сопротивление ( $R$ ). Например, если к клеммам 12-вольтовой батареи подключить резистор сопротивлением 300 Ом ток силой 12/300 = 0,04 ампера , то через этот резистор течет .

Ом в (обозначение: Ω ) — системе СИ единица электрического сопротивления , названная в честь Георга Симона Ома . Ом эквивалентен вольту на ампер . Поскольку резисторы специфицируются и производятся в очень широком диапазоне номиналов, производные единицы миллиомы (1 мОм = 10 ⁻³ Ом), килоом (1 кОм = 10 ³ Ом) и мегаом (1 МОм = 10 ⁶ Ω) также широко используются. ^[2]^[3]^{: стр.20}

Последовательные и параллельные резисторы

Суммарное сопротивление резисторов, соединенных последовательно, представляет собой сумму значений их отдельных сопротивлений.

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

Общее сопротивление резисторов, соединенных параллельно, обратно пропорционально сумме обратных величин отдельных резисторов. ^[3]^{: стр.20 и далее}

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}

Например, резистор сопротивлением 10 Ом, подключенный параллельно с резистором 5 Ом и резистором 15 Ом, дает 1/1/10 + 1/5 + 1/15 Ом сопротивления, или 30/11 = 2,727 Ом.

Сеть резисторов, представляющая собой комбинацию параллельных и последовательных соединений, может быть разбита на более мелкие части, которые являются либо одним, либо другим. Некоторые сложные сети резисторов невозможно решить таким способом, что требует более сложного анализа схемы. Как правило, преобразование Y-Δ или матричные методы . для решения таких задач можно использовать ^[4]^[5]^[6]

Рассеяние мощности

Нагрев резистора, вызванный электрическим током, зафиксированным тепловизионной камерой.

В любой момент мощность P (Вт), потребляемая резистором сопротивления R (Ом), рассчитывается как:

P=IV=I^{2}R={\frac {V^{2}}{R}}

где V (вольты) — напряжение на резисторе, а I (амперы) — ток , текущий через него. Используя закон Ома , можно вывести две другие формы. Эта мощность преобразуется в тепло, которое должно быть рассеяно корпусом резистора, прежде чем его температура чрезмерно повысится. ^[3]^{: стр. 22}

Резисторы оцениваются в соответствии с их максимальной рассеиваемой мощностью. Дискретные резисторы в твердотельных электронных системах обычно имеют номиналы 1 ⁄ 10 , 1 ⁄ 8 , или 1/4 Вт . Обычно они потребляют гораздо меньше ватта электроэнергии и не требуют особого внимания к своей номинальной мощности.

Силовые резисторы необходимы для рассеивания значительного количества мощности и обычно используются в источниках питания, схемах преобразования мощности и усилителях мощности; это обозначение широко применяется к резисторам с номинальной мощностью 1 Вт или выше. Силовые резисторы физически больше и могут не использовать предпочтительные номиналы, цветовые коды и внешние корпуса, описанные ниже.

Если средняя мощность, рассеиваемая резистором, превышает его номинальную мощность, может произойти повреждение резистора, что приведет к необратимому изменению его сопротивления; это отличается от обратимого изменения сопротивления из-за его температурного коэффициента при нагревании. Чрезмерное рассеивание мощности может повысить температуру резистора до такой степени, что это может привести к ожогу печатной платы или соседних компонентов или даже вызвать пожар. Существуют взрывозащищенные резисторы, которые не создают пламени при любой перегрузке любой продолжительности.

Резисторы могут быть рассчитаны на более высокую номинальную рассеиваемую мощность, чем это наблюдается при эксплуатации, с учетом плохой циркуляции воздуха, большой высоты или высокой рабочей температуры .

Все резисторы имеют максимальное номинальное напряжение; это может ограничить рассеиваемую мощность при более высоких значениях сопротивления. ^[7] Например, среди Резисторы мощностью 1 ⁄ Вт (очень распространенный вид резисторов с выводами ), один из которых указан с сопротивлением 100 МОм. ^[8] и максимальное номинальное напряжение 750 В. Однако даже постоянное подключение 750 В к резистору сопротивлением 100 МОм приведет только к рассеиваемой мощности менее 6 мВт, что делает номинальное напряжение 1 ⁄ Вт Номинал бессмысленен.

Неидеальные свойства

Практические резисторы имеют последовательную индуктивность и небольшую параллельную емкость ; эти характеристики могут быть важны в высокочастотных приложениях. В малошумящих усилителях или предусилителях шумовые характеристики резистора могут быть проблемой.

В некоторых прецизионных приложениях температурный коэффициент сопротивления также может иметь значение.

Нежелательная индуктивность, избыточный шум и температурный коэффициент в основном зависят от технологии, использованной при изготовлении резистора. Обычно они не указываются индивидуально для конкретного семейства резисторов, изготовленных по определенной технологии. ^[9]Семейство дискретных резисторов также можно охарактеризовать по его форм-фактору, то есть размеру устройства и положению его выводов (или клемм). Это актуально при практическом производстве схем, в которых они могут использоваться.

Практические резисторы также имеют максимальную номинальную мощность , которая должна превышать ожидаемую рассеиваемую мощность этого резистора в конкретной цепи: это в основном вызывает беспокойство в приложениях силовой электроники. Резисторы с более высокими номинальными мощностями физически больше и могут потребовать радиаторов . В высоковольтной цепи иногда необходимо обращать внимание на номинальное максимальное рабочее напряжение резистора. Хотя для данного резистора не существует минимального рабочего напряжения, неучет максимального номинала резистора может привести к его возгоранию при прохождении через него тока.

Постоянные резисторы

Одиночный линейный блок резисторов (SIL) с 8 отдельными резисторами по 47 Ом. Этот пакет также известен как SIP-9. Один конец каждого резистора подключен к отдельному контакту, а все остальные концы соединены вместе с оставшимся (общим) контактом – контактом 1, на конце, обозначенном белой точкой.

Ведущие договоренности

Компоненты со сквозными отверстиями обычно имеют «выводы» (произносится / l iː d z / ), выходящие из корпуса «аксиально», то есть на линии, параллельной самой длинной оси детали. У других электроды отходят от тела «радиально». Другие компоненты могут быть SMT (технология поверхностного монтажа), а у мощных резисторов один из выводов может быть встроен в радиатор .

Углеродный состав

Резисторы из углеродного состава (CCR) состоят из твердого цилиндрического резистивного элемента со встроенными проволочными выводами или металлическими торцевыми крышками, к которым прикреплены выводы. Корпус резистора защищен краской или пластиком. Резисторы из углеродного состава начала 20-го века имели неизолированный корпус; подводящие провода наматывались на концы стержня резистивного элемента и припаивались. Готовый резистор покрасили для цветовой маркировки его номинала.

Резистивный элемент в резисторах из углеродного состава изготавливается из смеси мелкодисперсного углерода и изоляционного материала, обычно керамики. Смола скрепляет смесь. Сопротивление определяется соотношением материала наполнителя (порошковой керамики) и углерода. Более высокие концентрации углерода, который является хорошим проводником, приводят к снижению сопротивления. Резисторы из углеродного состава широко использовались в 1960-х годах и ранее, но сейчас они не популярны для общего использования, поскольку другие типы имеют лучшие характеристики, такие как допуск, зависимость от напряжения и нагрузка. Резисторы из углеродного состава меняют значение при воздействии перенапряжения. Более того, если внутреннее содержание влаги, например, в результате воздействия в течение некоторого времени во влажной среде, является значительным, тепло пайки приводит к необратимому изменению значения сопротивления. Резисторы из углеродного состава имеют плохую стабильность во времени и, следовательно, отсортированы на заводе с допуском в лучшем случае только 5%. ^[10] Эти резисторы являются неиндуктивными, что обеспечивает преимущества при использовании в приложениях снижения импульсов напряжения и защиты от перенапряжений. ^[11] Резисторы из углеродного состава имеют более высокую способность выдерживать перегрузку по сравнению с размером компонента. ^[12]

Резисторы из углеродного состава все еще доступны, но относительно дороги. Значения варьировались от долей Ома до 22 МОм. Из-за своей высокой цены эти резисторы больше не используются в большинстве приложений. Однако они используются в источниках питания и средствах управления сваркой. ^[12] Они также востребованы при ремонте старинной электронной техники, где подлинность является важным фактором.

Углеродная куча

Углеродный резистор состоит из стопки углеродных дисков, сжатых между двумя металлическими контактными пластинами. Регулировка давления зажима изменяет сопротивление между пластинами. Эти резисторы используются, когда требуется регулируемая нагрузка, например, при тестировании автомобильных аккумуляторов или радиопередатчиков. Угольный резистор также можно использовать в качестве регулятора скорости небольших двигателей бытовой техники (швейных машин, ручных миксеров) мощностью до нескольких сотен Вт. ^[13] Резистор с угольной кучей может быть включен в автоматические регуляторы напряжения для генераторов, где углеродная свая контролирует ток возбуждения для поддержания относительно постоянного напряжения. ^[14] Этот принцип также применяется в угольном микрофоне .

Карбоновая пленка

Углеродный пленочный резистор с открытой углеродной спиралью (Tesla TR-212 1 кОм)

При производстве углеродных пленочных резисторов углеродная пленка наносится на изолирующую подложку, и спираль в ней разрезается , чтобы создать длинный и узкий резистивный путь. Различная форма в сочетании с удельным сопротивлением аморфного углерода (от 500 до 800 мкОм · м) может обеспечить широкий диапазон значений сопротивления. Углеродные пленочные резисторы имеют более низкий уровень шума по сравнению с резисторами из углеродного состава благодаря точному распределению чистого графита без примесей. ^[15]Углеродные пленочные резисторы имеют диапазон номинальной мощности от 0,125 Вт до 5 Вт при 70 °C. Доступные сопротивления варьируются от 1 Ом до 10 МОм. Углеродный пленочный резистор имеет диапазон рабочих температур от -55 °C до 155 °C. Максимальный диапазон рабочего напряжения составляет от 200 до 600 В. Специальные резисторы из углеродной пленки используются в приложениях, требующих высокой импульсной стабильности. ^[12]

Печатные угольные резисторы

Резисторы из углеродного состава можно печатать непосредственно на подложках печатных плат (PCB) в рамках процесса производства печатных плат. Хотя этот метод более распространен в модулях гибридных печатных плат, его также можно использовать и на стандартных печатных платах из стекловолокна. Допуски обычно довольно велики и могут составлять порядка 30%. Типичным применением являются некритические подтягивающие резисторы .

Толстая и тонкая пленка

Толстопленочные резисторы стали популярными в 1970-х годах, и сегодня большинство резисторов SMD (устройств поверхностного монтажа) относятся к этому типу. Резистивный элемент толстых пленок в 1000 раз толще, чем тонких пленок. ^[16] но принципиальная разница в том, как пленка наносится на цилиндр (осевые резисторы) или на поверхность (резисторы SMD).

Тонкопленочные резисторы изготавливаются путем напыления (метод вакуумного осаждения ) резистивного материала на изолирующую подложку. Затем пленку травят аналогично старому (субтрактивному) процессу изготовления печатных плат; то есть поверхность покрывается фоточувствительным материалом , покрывается узорчатой пленкой, облучается ультрафиолетовым светом, а затем проявляется открытое светочувствительное покрытие, а подлежащая тонкая пленка вытравливается.

Толстопленочные резисторы производятся с использованием процессов трафаретной и трафаретной печати. ^[12]

Поскольку время, в течение которого осуществляется напыление, можно контролировать, можно точно контролировать толщину тонкой пленки. Тип материала также различается: он состоит из одного или нескольких керамических ( керметных ) проводников, таких как нитрид тантала (TaN), оксид рутения ( RuO
₂ ), оксид свинца (PbO), рутенат висмута ( Bi
₂2Ру
₂2О
₇ ), никель-хром (NiCr) или иридат висмута ( Bi
₂ ИК
₂2О
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. ^[17]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%. ^{[ временные рамки? ]}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 покрыты 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. ^[18]Металлопленочные резисторы обладают хорошими шумовыми характеристиками и низкой нелинейностью за счет низкого коэффициента напряжения. Они также выгодны из-за долгосрочной стабильности. ^[12]

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

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, закаленного при высокой температуре. Эти резисторы рассчитаны на выдерживание необычно высоких температур до 450 °C. ^[12]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», 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. ^[12]

Резистор из металлической фольги

В 1960 году Феликс Зандман и Сидни Дж. Стейн. ^[19] 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 состав нихрома — 60 Ni, 12 Cr, 26 Fe, 2 Mn и хромеля C, 64 Ni, 11 Cr, Fe 25. Температура плавления этих сплавов 1350 °С и 1390 °С соответственно. ^[20]^{[ нужна полная цитата ]}

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 обеспечивает 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. ^[21]

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. . ^{[ нужна цитата ]}

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 за счет использования циферблата с соответствующей маркировкой; в других частях счетчика вносить изменения не требуется.

Сеточный резистор

В промышленных сильноточных приложениях, работающих в тяжелых условиях, сеточный резистор представляет собой большую решетку из штампованных полос из металлического сплава, охлаждаемую 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. ^[22]

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

Особые сорта

Переменные резисторы

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 ) (в просторечии, потенциометр представляет собой трехполюсный резистор с плавно регулируемой точкой отвода, управляемой вращением вала или ручки или линейным ползунком. ^[23]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. ^[23] Они имеют более низкое разрешение, поскольку при движении дворника сопротивление изменяется ступенями, равными сопротивлению одного оборота. ^[23]

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

Блок декады сопротивления или блок замены резисторов представляет собой блок, содержащий резисторы многих номиналов, с одним или несколькими механическими переключателями, которые позволяют набирать любое из различных дискретных сопротивлений, предлагаемых блоком. Обычно сопротивление определяется с высокой точностью, в диапазоне 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%. ^[24]

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 прикрепляется 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. ^[25] 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
Стандарт MIL-R-11 отменен
MIL-R-39017 (фиксированный, общего назначения, установленная надежность)
MIL-PRF-32159 (перемычки с нулевым сопротивлением)
UL 1412 (резисторы с предохранителями и ограничением температуры) ^[26]

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 . ^[27] 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. ^[28]

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. ^[29]

Маркировка резисторов

на колесной базе Руководство по цветовому коду резисторов RMA . 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 обозначают 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 маркируется и выводится 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

Ранние резисторы изготавливались в более или менее произвольных круглых количествах; в серии может быть 100, 125, 150, 200, 300 и т. д. ^[30]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; следуют 15, 22, 33, ... и предшествуют ... 0,47, 0,68, 1. Эта схема была принята как серия E6 значений IEC за которыми 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, выбор резисторов сопротивлением 100 Ом с допуском ±10% может не лежать примерно в районе 100 Ом (но с отклонением не более 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 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. ^[31]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. ^[32]^[33]^[34]^[35]^[36]

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	1M02
03	1.05	1R05	10R5	105р	1К05	10К5	105 тыс.	1M05
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	24R9	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	412К	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	442Р	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	6К04	60К4	604К	6М04
77	6.19	6Р19	61Р9	619Р	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	7К50	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: ^[37]

Первые две буквы обозначают рассеиваемую мощность.
Следующие три цифры обозначают значение сопротивления.
1. Первые две цифры — значащие значения
2. Третья цифра — множитель.
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. ^[38]

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 тот ток, который в противном случае протекал бы через них, поэтому можно добавить резисторы, чтобы ограничить энергопотребление таких цепей.

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.

Понижающие и повышающие резисторы

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

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 генерирует 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 резисторы из объемной металлической фольги могут иметь индекс шума -40 дБ, что обычно делает избыточный шум резисторов из металлической фольги незначительным. ^[39]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. ухудшить точность инструментальных усилителей Это индуцированное постоянное напряжение может , в частности, . 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. ^[40]

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 связано с неисправностью, внешней 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 . ^{[ нужна цитата ]}

При перегреве сопротивление пленочных углеродных резисторов может уменьшаться или увеличиваться. ^[41]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 контактного сопротивления колебаний ; 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.

Смотрите также

External links

Color Coded Resistance Calculator - University of Pennsylvania
Resistor Types – Does It Matter? - Aiken Amps
Difference between types of resistors - Analog Devices
Basics of Linear Fixed Resistors - Vishay
4-terminal resistors – How ultra-precise resistors work - PSL
Beginners' Guide to Potentiometers - ESP

[1] Сложнее, Дуглас Вильгельм. «Резисторы: двигатель с постоянной силой (источник силы)» . Кафедра электротехники и вычислительной техники Университета Ватерлоо . Проверено 9 ноября 2014 г.

[2] Американская лига радиорелейной связи (ARRL) (2021 г.). «Фундаментальная теория — схемы и компоненты». Справочник ARRL по радиосвязи (98-е изд.). Американская лига радиорелейной связи. ISBN 978-1-62595-139-7 .

[arrl1968-3] Перейти обратно: ^а ^б ^с Дуг ДеМоу, изд. (1968). «Электрические законы и цепи — сопротивление». Справочник радиолюбителя (45-е изд.). Американская лига радиорелейной связи.

[4] Фараго, PS (1961) Введение в линейный сетевой анализ , стр. 18–21, The English Universities Press Ltd.

[5] Ву, финансовый год (2004). «Теория резисторных сетей: Двухточечное сопротивление». Журнал физики A: Математический и общий . 37 (26): 6653–6673. arXiv : math-ph/0402038 . Бибкод : 2004JPhA...37.6653W . дои : 10.1088/0305-4470/37/26/004 . S2CID 119611570 .

[6] Ву, Фа Юэ; Ян, Чэнь Нин (2009). Точно решенные модели: путешествие по статистической механике: избранные статьи с комментариями (1963–2008) . Всемирная научная. стр. 489–. ISBN 978-981-281-388-6 .

[7] «Технические характеристики и как их интерпретировать» (PDF) . Стэкпол Электроникс . Проверено 6 июля 2021 г.

[8] «Сквозной резистор, 0,1 ГОм, серия RGP, 250 мВт, ± 5%, осевые выводы, 750 В» . nl.farnell.com . Архивировано из оригинала 9 июля 2021 г. Проверено 7 октября 2023 г.

[9] Семейство резисторов также можно охарактеризовать по его критическому сопротивлению. Приложение постоянного напряжения к резисторам этого семейства ниже критического сопротивления сначала превысит максимальную номинальную мощность; сопротивления, превышающие критическое сопротивление, выходят из строя первыми из-за превышения максимального номинального напряжения. Видеть Middleton, Wendy; Van Valkenburg, Mac E. (2002). Reference data for engineers: radio, electronics, computer, and communications (9 ed.). Newnes. pp. 5–10. ISBN 0-7506-7291-9.

[10] Harter, James H. and Lin, Paul Y. (1982) Essentials of electric circuits. Reston Publishing Company. pp. 96–97. ISBN 0-8359-1767-3.

[HVRInternSR-11] HVR International (ed.). "SR Series: Surge Resistors for PCB Mounting". (PDF; 252 kB), 26 May 2005, retrieved 24 January 2017.

[Vishay08-12] Jump up to: ^a ^b ^c ^d ^e ^f ^g Beyschlag, Vishay (2008). "Basics of Linear Fixed Resistors Application Note", Document Number 28771.

[13] Morris, C. G. (ed.) (1992). Academic Press Dictionary of Science and Technology. Gulf Professional Publishing. p. 360. ISBN 0122004000.

[14] Principles of automotive vehicles. United States Department of the Army (1985). p. 13

[15] "Carbon Film Resistor". The Resistorguide. Retrieved 10 March 2013.

[Film_Comparison-16] "Thick Film and Thin Film" (PDF). Digi-Key (SEI). Archived from the original (PDF) on 27 September 2011. Retrieved 23 July 2011.

[17] "Thin and Thick film". resistorguide.com. resistor guide. Retrieved 3 December 2017.

[18] Кун, Кеннет А. «Измерение температурного коэффициента резистора» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 4 марта 2016 г. Проверено 18 марта 2010 г.

[zandman64-19] Зандман, Ф.; Штейн, С. (1964). «Новый прецизионный пленочный резистор с объемными свойствами». Транзакции IEEE на компонентах . 11 (2): 107–119. дои : 10.1109/TCP.1964.1135008 .

[20] Процедуры экспериментальной физики , Джон Стронг, с. 546.

[21] «Металлофольговые резисторы Alpha Electronics Corp.» . Alpha-elec.co.jp . Проверено 22 сентября 2008 г.

[22] «Сетевые резисторы: высокая мощность/большой ток» . Милуокиская резисторная корпорация. Проверено 14 мая 2012 г.

[Mazda-23] Перейти обратно: ^а ^б ^с Мазда, ФФ (1981). Дискретные электронные компоненты . Архив Кубка. стр. 57–61. ISBN 0521234700 .

[24] «Коробка Десятилетия – Коробки Десятилетия Сопротивления» . Ietlabs.com . Проверено 22 сентября 2008 г.

[25] «Стандарт метода испытаний: электронные и электрические компоненты» (PDF) . Министерство обороны. Архивировано из оригинала (PDF) 9 февраля 2015 г.

[26] Плавкие резисторы и резисторы с ограничением температуры для радио- и телевизионных приборов UL 1412 . ulstandardsinfonet.ul.com

[27] Стабильность манганиновых резисторов с двойными стенками. Архивировано 6 октября 2006 г. в Wayback Machine . NIST.gov

[28] Клаус фон Клитцинг Квантованный эффект Холла . Нобелевская лекция, 9 декабря 1985 г. nobelprize.org.

[29] «Стандартный блок сопротивления типа 4737B» . Тинсли.co.uk. Архивировано из оригинала 21 августа 2008 г. Проверено 22 сентября 2008 г.

[30] «Каталог 1940 г. – стр. 60 – Резисторы» . РадиоШак . Архивировано из оригинала 11 июля 2017 года . Проверено 11 июля 2017 г.

[31] «Глава 2 — Стандарты и коды резисторов» .

[32] «Серия CRP0603 — прецизионные чип-резисторы» . п. 3.

[33] «Онлайн-калькулятор — SMD резистор EIA-96» .

[34] "SMD Resistor Codes: How to Find the Value of SMD Resistors".

[35] "Marking Codes used on Welwyn Chip Resistors". p. 2.

[36] "Surface Mount Resistor: codes & markings".

[37] Maini, A. K. (2008), Electronics and Communications Simplified, 9th ed., Khanna Publications. ISBN 817409217X

[38] Bartlett, Jonathan (2020). "Basic Resistor Circuit Patterns". Electronics for Beginners. pp. 129–144. doi:10.1007/978-1-4842-5979-5_9. ISBN 978-1-4842-5978-8. S2CID 226539488.

[39] Audio Noise Reduction Through the Use of Bulk Metal Foil Resistors – "Hear the Difference" (PDF). Archived from the original (PDF) on 2013-01-19. Retrieved 2009-08-03., Application note AN0003, Vishay Intertechnology Inc, 12 July 2005.

[40] Jung, Walt (2005). "Chapter 7 – Hardware and Housekeeping Techniques" (PDF). Op Amp Applications Handbook. Newnes. p. 7.11. ISBN 0-7506-7844-5.

[41] "Electronic components – resistors". Inspector's Technical Guide. US Food and Drug Administration. 1978-01-16. Archived from the original on 2008-04-03. Retrieved 2008-06-11.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]

[20]

[21]

[22]

[23]

[24]

[25]

[26]

[27]

[28]

[29]

[30]

[31]

[32]

[33]

[34]

[35]

[36]

[37]

[38]

[39]

[40]

[41]

v t e Digital electronics
Components	Transistor Resistor Inductor Capacitor Printed electronics Printed circuit board Electronic circuit Flip-flop Memory cell Combinational logic Sequential logic Logic gate Boolean circuit Integrated circuit (IC) Hybrid integrated circuit (HIC) Mixed-signal integrated circuit Three-dimensional integrated circuit (3D IC) Emitter-coupled logic (ECL) Erasable programmable logic device (EPLD) Macrocell array Programmable logic array (PLA) Programmable logic device (PLD) Programmable Array Logic (PAL) Generic Array Logic (GAL) Complex programmable logic device (CPLD) Field-programmable gate array (FPGA) Field-programmable object array (FPOA) Application-specific integrated circuit (ASIC) Tensor Processing Unit (TPU)
Theory	Digital signal Boolean algebra Logic synthesis Logic in computer science Computer architecture Digital signal Digital signal processing Circuit minimization Switching circuit theory Gate equivalent
Design	Logic synthesis Place and route Placement Routing Transaction-level modeling Register-transfer level Hardware description language High-level synthesis Formal equivalence checking Synchronous logic Asynchronous logic Finite-state machine Hierarchical state machine
Applications	Computer hardware Hardware acceleration Digital audio radio Digital photography Digital telephone Digital video cinematography television Electronic literature
Design issues	Metastability Runt pulse