Резисторите са сред най-широко използваните елементи в електрониката. Това име отдавна е излязло от тесните рамки на терминологията на радиолюбителите. И за всеки, който поне малко се интересува от електроника, терминът не трябва да предизвиква недоразумение.
Съдържание
Какво е резистор
Най-простото определение е следното: резисторът е елемент от електрическа верига, който се съпротивлява на тока, протичащ през него. Името на елемента идва от латинската дума "resisto" - "съпротивлявам се", радиолюбителите често наричат тази част - съпротива.
Помислете какви са резисторите, за какво са резисторите. Отговорите на тези въпроси предполагат запознаване с физическия смисъл на основните понятия на електротехниката.
За да обясните принципа на работа на резистора, можете да използвате аналогията с водопроводните тръби.Ако по някакъв начин потокът на водата в тръбата бъде възпрепятстван (например чрез намаляване на диаметъра й), вътрешното налягане ще се увеличи. Чрез премахване на бариерата намаляваме налягането. В електротехниката това налягане съответства на напрежението - като затрудняваме протичането на електрически ток, ние увеличаваме напрежението във веригата, намаляваме съпротивлението и намаляваме напрежението.
Чрез промяна на диаметъра на тръбата можете да промените скоростта на водния поток, в електрически вериги, като промените съпротивлението, можете да регулирате силата на тока. Стойността на съпротивлението е обратно пропорционална на проводимостта на елемента.
Свойствата на резистивните елементи могат да се използват за следните цели:
- преобразуване на тока в напрежение и обратно;
- ограничаване на протичащия ток, за да се получи определената му стойност;
- създаване на делители на напрежение (например в измервателни уреди);
- решаване на други специални проблеми (например намаляване на радиосмущенията).
За да обясните какво е резистор и защо е необходим, можете да използвате следния пример. Светенето на познатия светодиод възниква при ниска сила на тока, но собственото му съпротивление е толкова малко, че ако светодиодът се постави директно във веригата, тогава дори при напрежение от 5 V, токът, протичащ през него, ще надвиши допустимите параметри на частта. От такова натоварване светодиодът веднага ще се провали. Следователно във веригата е включен резистор, чиято цел в този случай е да ограничи тока до дадена стойност.
Всички резистивни елементи са пасивни компоненти на електрически вериги, за разлика от активните, те не дават енергия на системата, а само я консумират.
След като разбрахме какви са резисторите, е необходимо да разгледаме техните видове, обозначение и маркировка.
Видове резистори
Видовете резистори могат да бъдат разделени на следните категории:
- Нерегулирани (постоянни) - тел, композит, филм, въглерод и др.
- Регулируеми (променливи и тримери). Тримерните резистори са предназначени за настройка на електрически вериги. За регулиране на нивата на сигнала се използват елементи с променливо съпротивление (потенциометри).
Отделна група е представена от полупроводникови резистивни елементи (термистори, фоторезистори, варистори и др.)
Характеристиките на резисторите се определят от тяхното предназначение и се задават по време на производството. Сред основните параметри:
- Номинално съпротивление. Това е основната характеристика на елемента, измерена в ома (Ohm, kOhm, MΩ).
- Допустимо отклонение като процент от посоченото номинално съпротивление. Означава възможното разпространение на индикатора, определено от производствената технология.
- Разсейването на мощността е максималната мощност, която резисторът може да разсее при продължително натоварване.
- Температурният коефициент на съпротивление е стойност, показваща относителната промяна в съпротивлението на резистора с промяна на температурата от 1 ° C.
- Гранично работно напрежение (електрическа якост). Това е максималното напрежение, при което частта запазва декларираните параметри.
- Характеристика на шума - степента на изкривяване, въведено от резистора в сигнала.
- Устойчивост на влага и топлоустойчивост - максималните стойности на влажност и температура, превишаването на които може да доведе до повреда на детайла.
- Коефициент на напрежение. Стойност, която отчита зависимостта на съпротивлението от приложеното напрежение.
Използването на резистори в микровълновата област дава значение на допълнителни характеристики: паразитен капацитет и индуктивност.
Полупроводникови резистори
Това са полупроводникови устройства с два извода, които имат зависимост на електрическото съпротивление от параметрите на околната среда - температура, осветеност, напрежение и др. За производството на такива части се използват полупроводникови материали, легирани с примеси, чийто вид определя зависимостта на проводимостта от външни влияния.
Има следните видове полупроводникови резистивни елементи:
- Линеен резистор. Изработен от леко легиран материал, този елемент има ниска зависимост на съпротивлението от външни влияния в широк диапазон от напрежения и токове, най-често се използва при производството на интегрални схеми.
- Варисторът е елемент, чието съпротивление зависи от силата на електрическото поле. Това свойство на варистора определя обхвата на неговото приложение: за стабилизиране и регулиране на електрическите параметри на устройствата, за защита от пренапрежение и за други цели.
- Термистор. Този вид нелинейни резистивни елементи има способността да променя съпротивлението си в зависимост от температурата. Има два вида термистори: термистор, чието съпротивление намалява с температурата, и термистор, чието съпротивление се увеличава с температурата. Термистори се използват там, където е важен постоянният контрол върху температурния процес.
- Фоторезистор. Съпротивлението на това устройство се променя под въздействието на светлинен поток и не зависи от приложеното напрежение.При производството се използват олово и кадмий, в редица страни това е причината за отказ да се използват тези части по екологични причини. Днес фоторезисторите са по-ниски в търсенето на фотодиодите и фототранзисторите, използвани в подобни възли.
- Тензометър. Този елемент е проектиран по такъв начин, че да може да променя съпротивлението си в зависимост от външно механично действие (деформация). Използва се в единици, които преобразуват механичното действие в електрически сигнали.
Такива полупроводникови елементи като линейни резистори и варистори се характеризират със слаба степен на зависимост от външни фактори. За тензодатчици, термистори и фоторезистори зависимостта на характеристиките от удара е силна.
Полупроводниковите резистори на диаграмата са обозначени с интуитивни символи.
Резистор във веригата
В руските вериги елементите с постоянно съпротивление обикновено се обозначават като бял правоъгълник, понякога с буквата R над него. На чужди вериги можете да намерите обозначението на резистор под формата на икона „зигзаг“ с подобна буква R отгоре. Ако някой параметър на частта е важен за работата на устройството, обичайно е да се посочи на диаграмата.
Мощността може да бъде обозначена с ивици върху правоъгълник:
- 2 W - 2 вертикални линии;
- 1 W - 1 вертикална линия;
- 0,5 W - 1 надлъжна линия;
- 0,25 W - една наклонена линия;
- 0,125 W - две наклонени линии.
Допустимо е мощността да се посочи на диаграмата с римски цифри.
Обозначаването на променливи резистори се отличава с наличието на допълнителна линия със стрелка над правоъгълника, символизираща възможността за настройка, цифрите могат да показват номерирането на щифтовете.
Полупроводниковите резистори са обозначени със същия бял правоъгълник, но зачеркнат с наклонена линия (с изключение на фоторезисторите) с буква, указваща вида на управляващото действие (U - за варистор, P - за тензометър, t - за термистор ). Фоторезисторът е обозначен с правоъгълник в кръг, към който сочат две стрелки, символизиращи светлина.
Параметрите на резистора не зависят от честотата на протичащия ток, което означава, че този елемент функционира еднакво в DC и AC вериги (както ниски, така и високи честоти). Изключение правят навитите с тел резистори, които по своята същност са индуктивни и могат да губят енергия поради радиация при високи и микровълнови честоти.
В зависимост от изискванията за свойствата на електрическата верига, резисторите могат да бъдат свързани паралелно и последователно. Формулите за изчисляване на общото съпротивление за различните връзки на веригата са значително различни. Когато се свързва последователно, общото съпротивление е равно на простата сума от стойностите на елементите, включени във веригата: R = R1 + R2 + ... + Rn.
При паралелно свързване, за да се изчисли общото съпротивление, е необходимо да се добавят реципрочните стойности на елементите. Това ще доведе до стойност, която също е противоположна на крайната: 1/R = 1/R1+ 1/R2 + ... 1/Rn.
Общото съпротивление на резисторите, свързани паралелно, ще бъде по-малко от най-малкото от тях.
Деноминации
Има стандартни стойности на съпротивлението за резистивни елементи, наречени "номинален диапазон на резисторите". Подходът за създаване на тази серия се основава на следното съображение: стъпката между стойностите трябва да покрива допустимото отклонение (грешка). Пример - ако стойността на елемента е 100 ома, а толерансът е 10%, тогава следващата стойност в серията ще бъде 120 ома.Такава стъпка позволява да се избегнат ненужни стойности, тъй като съседните деноминации, заедно с разпределението на грешките, практически покриват целия диапазон от стойности между тях.
Произведените резистори се комбинират в серии, които се различават по толеранси. Всяка серия има своя собствена номинална серия.
Разлики между сериите:
- E 6 - толеранс 20%;
- E 12 - толеранс 10%;
- E 24 - толеранс 5% (понякога 2%);
- E 48 - толеранс 2%;
- E 96 - толеранс 1%;
- E 192 - 0,5% толеранс (понякога 0,25%, 0,1% и по-ниски).
Най-широко използваната серия E 24 включва 24 стойности на съпротивление.
Маркиране
Размерът на резистивния елемент е пряко свързан с неговата мощност на разсейване, колкото по-висока е тя, толкова по-големи са размерите на детайла. Ако е лесно да се посочи всяка цифрова стойност на диаграмите, тогава маркирането на продуктите може да бъде трудно. Тенденцията за миниатюризация в производството на електроника води до необходимостта от все по-малки компоненти, което увеличава сложността както при записването на информация върху опаковката, така и при четенето й.
За да се улесни идентифицирането на резистори в руската индустрия, се използва буквено-цифрова маркировка. Съпротивлението се обозначава по следния начин: числата показват номиналната стойност, а буквата се поставя или зад числата (в случай на десетични стойности), или пред тях (за стотици). Ако стойността е по-малка от 999 ома, тогава числото се прилага без буква (или буквите R или E могат да стоят). Ако стойността е посочена в kOhm, тогава буквата K се поставя зад числото, буквата M съответства на стойността в MΩ.
Номиналите на американските резистори са обозначени с три цифри. Първите две от тях поемат деноминацията, третата - броя нули (десетки), добавени към стойността.
При роботизираното производство на електронни компоненти приложените символи често се озовават от страната на частта, обърната към платката, което прави четенето на информацията невъзможно.
Цветово кодиране
За да се гарантира, че информацията за параметрите на детайла остава четлива от всяка страна, се използва цветна маркировка, докато боята се нанася на пръстеновидни ивици. Всеки цвят има своя собствена цифрова стойност. Ивиците върху детайлите са поставени по-близо до едно от изводите и се четат отляво надясно от него. Ако поради малкия размер на частта е невъзможно да се измести цветната маркировка до едно заключение, тогава първата лента се прави 2 пъти по-широка от останалите.
Елементите с допустима грешка от 20% са обозначени с три реда, за грешка от 5-10% се използват 4 реда. Най-точните резистори са посочени с помощта на 5-6 реда, първите 2 от тях съответстват на рейтинга на частта. Ако има 4 ленти, тогава третата показва десетичния множител за първите две ленти, четвъртият ред означава точност. Ако има 5 ленти, тогава третата от тях е третата деноминация, четвъртата е степента на индикатора (броя на нулите), а петата е точността. Шестият ред означава температурен коефициент на съпротивление (TCR).
В случай на маркировка с четири ленти, златните или сребърните ивици винаги идват на последно място.
Всички знаци изглеждат сложни, но способността за бързо разчитане на маркировките идва с опит.
Подобни статии:
