Что такое резистор, разновидности и маркировка

Назначение и принцип работы

Один из самых часто используемых элементов в электронике – это резистор. Простым языком его называют «сопротивлением». Простейший, но, не побоюсь этого слова, важнейший элемент любой электрической цепи. С его помощью можно ограничивать ток или измерять его, делить напряжение, создавать цепи обратной связи. Без сопротивлений не обходится ни одна схема.

Они относятся к группе пассивных элементов, потому что в результате их работы ток может только понижаться, то есть в отличие от активных элементов – пассивные сами по себе не могут усиливать сигнал. Что из второго закона Кирхгофа и закона Ома значит, что при протекании тока на резисторе падает напряжение, величина которого равна величине протекающего тока, умноженного на величину сопротивления.

Закон Ома - основное правило для электрических цепей, описывающее взаимоотношения между главными ее параметрами: напряжением, силой тока и сопротивлением. За один из этих параметров - сопротивление - и отвечает наш резистор. Чем больше сопротивление при стабильном напряжении, тем меньше сила тока. Закон Ома, как все фундаментальное, гениален и прост. Выглядит он так:

U = I*R, в которой:

• U – напряжение, В;
• I – сила тока, А;
• R – сопротивление, Ом.

Его же, повинуясь законам математики, можно записать как: I=U/R и R=U/I. Таким образом, зная или специально задавая любые два параметра из трех, мы всегда можем точно вычислить или установить третий.

Основные характеристики резисторов

Параметры, которые нужно учитывать при выборе резистора, зависят от характера схемы, в которой он будет использован. К основным характеристикам относятся:

• Номинальное сопротивление. Эта величина измеряется в Ом, 1 кОм (1000 Ом), 1 МОм (1000 кОм), 1 ГОм (1000 МОм).
• Максимальная рассеиваемая мощность - мощность, которую способен рассеивать элемент при долговременном использовании. На схемах номинальную мощность рассеивания указывают только для мощных резисторов. Чем выше мощность, тем больше размеры детали.
• Класс точности. Определяет, на сколько фактическая величина сопротивления может отличаться от заявленной.

При необходимости принимают во внимание предельное рабочее напряжение, избыточный шум, устойчивость к температуре и влаге, коэффициент напряжения. Если деталь планируется установить в аппарат, работающий на высоких и сверхвысоких частотах, учитывают паразитную емкость и паразитную индуктивность. Эти величины должны быть минимальными.

Основные разновидности резисторов

Классификация резисторов происходит по ряду критериев. Если говорить о дискретных компонентах (элемент схемы в отдельном корпусе с собственными внешними выводами), то по методу монтажа их делят на:

• Выводные. Используются для монтажа сквозь печатную плату. У таких элементов есть выводы, в народе их называют ножками. Этот вид резисторов активно использовался во всех старых устройствах (20 и более лет назад) – старых телевизорах, приёмниках, в общем везде, и сейчас используется в простых устройствах, а также там, где использование SMD компонентов по какой-то причине затруднено либо невозможно.

• SMD. Это элементы, у которых нет ножек. Выводы для подключения расположены на поверхности корпуса, незначительно выступая над ней. Они монтируются непосредственно на поверхность печатной платы. Преимуществом таких резисторов является простота и дешевизна сборки на автоматизированных линиях, экономия места на печатной плате.

Виды резисторов по характеру изменения сопротивления

Резисторы бывают постоянными и переменными. Постоянные имеют стабильное сопротивление, отображенное в маркировке. В переменных (регулировочных) резисторах этот параметр меняется в допустимых пределах, в зависимости от рабочего режима.

В переменных сопротивлениях три вывода. На схеме указывается номинал между крайними выводами. Значение сопротивления между средним выводом и крайними регулируется путем перемещения скользящего контакта (бегунка) по резистивному слою. При этом сопротивление между средним и одним из крайних выводов возрастает, а между средним и другим крайним выводами – падает. При движении «бегунка» в другую сторону эффект обратный.

Типы резисторов по характеру вольтамперной характеристики

По ВАХ резисторы разделяются на линейные и нелинейные. Сопротивление линейных резисторов не зависит от напряжения и тока, а сопротивление нелинейных элементов меняется, в зависимости от этих (или других) величин.

Примером нелинейных резисторов может служить обычная лампа накаливания, чье сопротивление в выключенном состоянии намного меньше, чем в режиме освещения.

Так же к нелинейным резисторам относятся:

• Терморезисторы

Это резисторы на основе полупроводниковых материалов. Их сопротивление сильно зависит от температуры окружающей среды. Есть такой важный параметр терморезисторов, как ТКС — тепловой коэффициент сопротивления. Грубо говоря, этот коэффициент показывает на сколько изменится сопротивление терморезистора при изменении температуры окружающей среды.

Этот коэффициент может быть как отрицательный, так и положительный. Если ТКС отрицательный, то такой терморезистор называют термистором (у него при увеличении температуры окружающей среды сопротивление падает), а если ТКС положительный, то его называют позистором (с увеличением температуры окружающей среды растет и сопротивление).

• Варисторы

Есть также особый класс резисторов, которые резко изменяют свое сопротивление при увеличении напряжения — это варисторы. Это свойство варисторов широко используют для защиты от перенапряжений в цепи, а также от импульсных скачков напряжения. Допустим у нас «скакануло» напряжение. Все это дело «заметил» варистор и сразу же резко изменил сопротивление в меньшую сторону. Так как сопротивление варистора стало очень маленьким, то весь электрический ток сразу же начнет протекать через него, тем самым защищая основную цепь радиоэлектронного устройства. При этом варистор берет всю мощность импульса на себя и очень часто платит за это своей жизнью, то есть перегорает.

• Фоторезисторы

Большой популярностью также пользуются фоторезисторы. Они изменяют свое сопротивление, в зависимости от освещенности. Часто используются в системах умного освещения.

• Тензорезисторы

Принцип действия их работы основан на растяжении тонких печатных проводников. При растяжении они становятся еще тоньше. Это все равно, что вытягивать жевательную резинку. Чем больше вы ее вытягиваете, тем тоньше она становится. А как вы знаете, чем тоньше проводник, тем большим сопротивлением он обладает.

Ну и как вы догадались, тензорезисторы используются в электронных весах, а также в различных датчиках, где применяется какое-либо давление, или сила.

Маркировка резисторов

Номинал постоянного резистора в корпусе DIP кодируется на корпусе в виде цветных полос, включая класс точности.

Номинал SMD резистора пишется прямо на корпусе цифрами и буквами.

Переменные, как термисторы и варисторы, метятся уже по-разному, в зависимости от типа, размера, вида и производителя. Обычно в виде надписи на корпусе.

Обозначение на схемах

Последовательное и параллельное соединение резисторов

Иногда нам требуется нестандартное сопротивление, которого нет в любимом спичечном коробке с резисторами и даже в соседнем магазине. В этом случае можно и нужно прибегнуть к комбинированию двух и более имеющихся. Есть всего три вида этого приема - два простых: последовательное и параллельное соединение;

и одно сложное, то есть комбинация из предыдущих двух комбинаций, называемое “смешанным соединением”.

Результирующее сопротивление при последовательном соединении считается как сумма сопротивлений входящих в него резисторов:

R=R1+R2+R3+...

При параллельном - как частное от деления произведения сопротивлений на их сумму, что звучит страшнее, чем выглядит:

R=(R1*R2*R3*...)/(R1+R2+R3+...)

Смешанное же считается по тем же правилам, но в два этапа, сначала разбивается на участки, которые можно посчитать по правилам последовательного или параллельного соединения, затем умозрительно заменяем эти участки на сопротивления с полученными результатами и считаем еще раз общую картину как цепь с обычными последовательными сопротивлениями.

Таким образом из подручных материалов мы можем быстро получить сопротивление практически любого номинала, в том числе такое, которое не купить даже на заказ и за бешеные деньги. Изредка комбинирование очень выручает, а значит должно состоять на вооружении каждого электронщика.