K čemu je potřeba výkon rezistoru?

Rezistor je nejběžnější elektronická součástka. V každém radioelektronickém zařízení (televizor, přehrávač, počítač) je v jakékoli sadě Master Kit více odporů než ve všech ostatních částech. Rezistor neboli odpor (anglicky rezistor, z latiny resisto – I resist) je pasivní prvek elektrických obvodů, který má určitou nebo proměnnou hodnotu elektrického odporu, určený k lineární přeměně proudu na napětí a napětí na proud, omezování proudu, pohlcování elektrické energie. atd.

Radioamatéři této části někdy říkají odpor. Ale je lepší dodržovat toto pravidlo: nazývat rádiovou součástku rezistorem, ale jeho fyzikální veličinou – odporem. To znamená, že je správné říci toto: „tento rezistor má odpor 1 kOhm“ nebo „odpor s nominální hodnotou 1 kOhm“ nebo „odpor spadl ze stolu a někde se ztratil“. A není třeba říkat: „Dej mi ten odpor a buď rychlejší!“

Takto vypadá rezistor a je znázorněn na schématech:

Rezistory nemají žádnou polaritu a mohou být instalovány na desce plošných spojů v libovolné poloze kolíků.

Hodnota odporu (odpor)
Hlavním parametrem rezistoru je jeho odpor. Dimenze odporu je Ohm (na počest německého fyzika s tímto příjmením).
Stejně jako jakékoli jiné příjmení, například Ivanov nebo Sidorov, musí být Om napsáno velkým písmenem: 1 Ohm, 5 Ohm atd. Jen velmi velcí ignoranti píší: 3 ohmy nebo 100 ohmů.
Další běžně používané jednotky měření jsou kiloOhm (kOhm) a megaOhm (MOhm):
1 kOhm = 1000 ohmů
1 MΩ = 1000 kΩ

Hodnota moderního rezistoru je vyznačena na jeho těle barevnými pruhy. Tento systém značení je výhodnější pro automatickou instalaci a řízení ve výrobě pomocí systémů průmyslového vidění, ale radioamatér bude muset trpět.

Existují dva hlavní způsoby, jak určit hodnotu odporu:
1. Použití speciálních vyhledávacích tabulek. Tyto tabulky jsou uvedeny v návodech k soupravám, na webu Master Kit a na mnoha dalších stránkách na internetu a v radioamatérské literatuře.

Jedna z možností tabulky pro barevné kódování rezistorů:

Ale důrazně doporučuji určit hodnotu odporu metodou č. 2 – je to jednodušší a pohodlnější.

2. Pomocí měřicího zařízení (multimetru). Nejjednodušší takové zařízení lze zakoupit za 150–200 rublů v rozhlasových obchodech, rozhlasových trzích, velkých obchodních řetězcích s domácím zbožím nebo objednat prostřednictvím internetových rádiových obchodů („Elektronshchik“, „Dessie“ atd.). Sortiment Master Kit navíc obsahuje stavebnici NM1006K Jedinečnost této stavebnice je v tom, že si nejen pořídíte kvalitní přístroj, ale při montáži se také seznámíte s principem fungování multimetru a navíc získáte dovednosti. při montáži a pájení elektronických zařízení.

Multimetr bude užitečný nejen při určování hodnoty odporu. Toto je hlavní zařízení radioamatéra, proto se v každém případě doporučuje zakoupit multimetr.

Práce s multimetrem je jednoduchá a pohodlná pravidla pro manipulaci s ním jsou obsažena v návodu dodávaném se zařízením.

Tolerance rezistoru (nebo přesnost)
Jakýkoli odpor má jmenovitý odpor (například 470 Ohmů) a skutečný odpor. Řekněme, že jsme multimetrem změřili několik rezistorů s nominální hodnotou 470 Ohmů a dostali jsme hodnoty: 473 Ohmů, 491 Ohmů, 463 Ohmů. Co to je – vadné odpory? Ne, to není pravda.
Při výrobě rezistorů je velmi obtížné dosáhnout naprosto identických hodnot jejich jmenovitých hodnot. Nebo spíše je to možné, ale to vede k vážnému zvýšení nákladů na tyto rádiové komponenty. Vzhledem k tomu, že většina nejen amatérských rádiových, ale i průmyslových obvodů funguje perfektně při změně hodnoty rezistoru v rozmezí 10 %, je dosažení úplné identity odporů rezistorů nejen drahé, ale také zbytečné.
Moderní standardní rezistory mají toleranci (neboli přesnost) 1% nebo 5% (ještě před několika lety byla za standard považována 10% přesnost). Proto například rezistor s nominálním odporem 470 ohmů a 5% tolerancí může mít skutečný odpor v rozsahu 447 ohmů až 493 ohmů, což je naprosto normální.
Vyrábějí se také rezistory vyšší třídy přesnosti: 0,1% nebo i vyšší, ale v radioamatérské praxi se zpravidla nepoužívají.

Výkon rezistoru
Pokud 50 ohmový odpor vede proud 0,1 A, rozptýlí 0,5 W výkonu. Pokud rezistor není dimenzován na takový výkon, může se přehřát a spálit.
Standardní rezistory mají výkon 0,125 W (většina těchto rezistorů je v elektronických zařízeních a v Master Kitech), 0,25 W, 0,5 W, 1 W, 3 W, 5 W. Čím výkonnější rezistor, tím větší jeho velikost . Níže uvedený obrázek ukazuje odpor 5 W s odporem 2 kOhm:

Pozor: tento odpor již není označen barevnými pruhy, ale zřetelně písmeny a čísly.

Paralelní a sériové zapojení rezistorů

1. Sériové zapojení rezistorů.
Řekněme, že potřebujete odpor s odporem 20 kOhm, ale máte po ruce pouze odpory s odpory 3 kOhm, 2 kOhm a 15 kOhm. Zapojte všechny tři odpory do série a získáte požadovaný odpor 20 kOhm.
Pamatujte na pravidlo: při sériovém zapojení bude celkový odpor celého řetězce rezistorů roven součtu odporů každého z rezistorů, nebo:
Rtot=R1+R2+R3+…

2. Paralelní zapojení rezistorů.

Zvažte jinou situaci: potřebujete odpor 20 kΩ, ale máte pouze odpory 33 kΩ a 47 kΩ. Zapojte tyto odpory paralelně a celkový odpor obvodu bude (33*47)/(33+47) = 19.3 kOhm – tedy téměř to, co potřebujeme!
Při paralelním odporu dvou rezistorů se celkový odpor řetězce vypočítá podle následujícího vzorce:
R = (R1*R2)/(R1 + R2)
Pokud jsou paralelně zapojeny více než dva odpory, vypočítá se celkový odpor řetězce takto:

1 = 1 + 1 + 1 +.
R R1 R2 R3

Variabilní a ladicí odpory
Výše jsme se podívali na konstantní rezistory, tedy rezistory, jejichž odpor se nemůže měnit: 1 kOhm, 510 Ohm, 33 kOhm. Ale pro úpravu hlasitosti, napětí, frekvence je vhodné použít rezistory, které dokážou změnit jejich odpor. Takové odpory se nazývají proměnné. Variabilní odpor má hřídel, na kterou lze nasadit rukojeť. Otáčením knoflíku lze měnit odpor proměnného rezistoru.
Trim rezistor je miniaturní kopie proměnného rezistoru. Je určen pro konfiguraci zařízení při jeho nastavení a instaluje se přímo na desku plošných spojů. Trimrový rezistor nemá hřídel, jeho odpor se nastavuje pomocí šroubováku.
Vzhled a označení na nákresech:

Rezistor (anglicky rezistor, z lat. resisto – resist) [1] – pasivní prvek elektrických obvodů, mající určitou konstantní nebo proměnnou hodnotu elektrického odporu, určený k lineární přeměně proudu na napětí, oddělení napětí, omezení a regulaci proudu v elektrický obvod.

Existují rezistory s konstantním i proměnným odporem. Hodnota odporu proměnného rezistoru se může měnit v důsledku mechanického pohybu motoru s proměnným rezistorem (reostat, potenciometr) nebo v důsledku nelineárního vztahu mezi proudem a napětím v elektronickém zařízení (varistor) [1].

Slovo „odpor“ se často používá jako synonymum pro výraz „rezistor“.

Fyzikální základy

Uvažujeme-li část obvodu sestávající ze dvou sériově zapojených rezistorů R 1 > a R 2 >, pak zjistíme, že při průchodu proudu každým z nich vzniká úbytek napětí U 1 > a U 2 >, resp. a velikost tohoto napětí je přímo úměrná velikosti odporu každého rezistoru.
Podstata jevu spočívá v tom, že když proud protéká vodičem s nenulovým odporem (v tomto případě přes rezistor), díky tomu, že materiál rezistoru brání průchodu proudu, vzniká při jeho průchodu potenciálový rozdíl. končí, která provádí přenosovou práci (relativně řečeno „tlačení“) náboje [2]. Velikost tohoto potenciálového rozdílu bude tím větší, čím větší bude odpor rezistoru.
Práce vynaložená na přenos nábojů uvnitř tělesa rezistoru vede k uvolnění tepla, jehož množství závisí také na hodnotě odporu.

Ohmův zákon

Chcete-li vypočítat pokles napětí na rezistoru pro známé hodnoty proudu a odporu, musíte použít Ohmův zákon pro část obvodu [3]:

I = UR > , kde I je síla proudu v obvodu; U je úbytek napětí v části obvodu; R je elektrický odpor části obvodu.

Potom bude úbytek napětí na rezistoru roven:

Hlavní charakteristiky rezistorů

Mezi hlavní charakteristiky rezistorů patří ztrátový výkon, závislost odporu na teplotě a proudově-napěťová charakteristika [4].

Rozptyl energie

Když proud protéká rezistorem, uvolňuje se ve vodivé vrstvě tepelná energie, jejíž výkon může být reprezentován ve formě následujících závislostí:

Pokud průměrný výkon rozptýlený rezistorem překročí jeho návrhový (jmenovitý) výkon, rezistor se přehřeje a může selhat.

Závislost odporu na teplotě

Odpor kovových, včetně drátěných, rezistorů závisí téměř lineárně na teplotě [5]:

R = R 0 ( 1 + α ( t − t 0 ) ) (1+alfa (t-t_))> , kde R a R 0 – respektive odpor rezistoru při teplotách t и t (obvykle t = 20 °C).

Koeficient α se nazývá teplotní koeficient odporu (TCR), který ukazuje, jak moc se změní odpor rezistoru při změně teploty o 1 °C nebo 1 kelvin. U většiny kovů a kovových slitin je TCS pozitivní. Polovodičové rezistory mají negativní TCR, ale modul TCR je vyšší než u kovových, což umožňuje jejich použití jako teplotní senzory. Proudově napěťová charakteristika (voltampérová charakteristika) polovodičového termistoru (termistoru) je uvedena níže.

Proudově-napěťová charakteristika

Podle charakteru proudově-napěťové charakteristiky se všechny odpory dělí na lineární a nelineární [6]. Odpor lineárních rezistorů nezávisí na použitém napětí nebo proudu. Odpor nelineárních rezistorů se mění v závislosti na hodnotě použitého napětí nebo proudu, který jimi protéká (varistory a bartery), nebo na teplotě (termistory) nebo osvětlení (fotorezistory). Obrázek ukazuje příklady charakteristik proud-napětí:

• Pro varistor (vlevo). Modré jsou na bázi ZnO, červené jsou na bázi SiC;
• Pro termistor (vpravo). Tangenta úhlů sklonu přímek vedených od počátku k bodům A, B a C na křivce se rovná statické vodivosti termistoru v těchto bodech.

V lineárních odporových obvodech se tvar proudu shoduje s tvarem napětí.

Klasifikace rezistorů

Rezistory jsou prvky elektronických zařízení a mohou být použity jako samostatné součástky nebo jako součástky integrovaných obvodů. Diskrétní rezistory jsou klasifikovány podle účelu, povahy změny odporu, materiálu odporového prvku, způsobu ochrany před vlhkostí, způsobu instalace, typu proudově-napěťové charakteristiky a technologie výroby [7].

• rezistory pro všeobecné použití;
• rezistory pro speciální aplikace:
  • vysoký odpor (odpor od desítek megaohmů až po jednotky tom, provozní napětí 100-400 V);
  • vysokonapěťové (provozní napětí – desítky kV);
  • vysokofrekvenční (mají malou indukčnost a kapacitu, pracovní frekvence až stovky MHz);
  • precision a ultra-precision (charakterizované zvýšenou přesností jmenovité hodnoty a stabilitou: tolerance odporu je v rozmezí 0,01% – 1%).

  Podle povahy změny odporu:

  • pevné odpory;
  • rezistory s proměnným nastavením;
  • variabilní ladicí odpory.

  Na základě materiálu odporového prvku [6]:

  • tenkovrstvá na izolační základně:
    • uhlík;
    • kovový film:
      • pokovené;
      • oxid kovu;
      • cermet;

      Podle způsobu ochrany proti vlhkosti [6]:

      • neizolované;
      • zateplené-lakované;
      • složený;
      • lisované do plastu;
      • zapečetěné;
      • vakuum.

      Podle způsobu instalace:

      • pro instalaci tištěných obvodů;
      • pro montáž na stěnu;
      • pro mikroobvody a mikromoduly.

      Typy rezistorů

      Níže jsou uvedeny hlavní typy rezistorů a jejich popis [8] [9].

      Pevné odpory

      Na základě konstrukce a výrobní technologie lze pevné odpory rozdělit do následujících typů:

      

      Drátové rezistory

      Drátové rezistory jsou navinuty z drátu nebo pásky s vysokým odporem na rám nějakého druhu. Hodnota odporu rezistoru závisí na měrném odporu materiálu drátu, jeho délce a průřezu. Jako odporový drát se používají slitiny jako konstantan nebo chromnikl. Mezi výhody drátového rezistoru patří schopnost rozptýlit vysoký výkon. Nevýhodou je značná parazitní indukčnost. Pro jeho snížení jsou drátové rezistory téměř vždy vyráběny s bifilárním vinutím.
      Vysoce odolné malé drátové rezistory jsou někdy vyrobeny z mikrodrátů.

      Bezdrátové odpory

      Schéma návrhu bezdrátového rezistoru

      Kovový film a rezistory z oxidu kovu používají jako odporový materiál tenký kovový pás.

      Odporový prvek drátových rezistorů je objemová struktura fyzického těla nebo povrchová vrstva vytvořená na izolačních dílech (tenký film z kovové slitiny nebo kompozitního materiálu s vysokým měrným odporem nanesený na válcové keramické jádro).

      Uhlíkové rezistory se vyrábějí ve formě filmových a objemových. Fólie nebo odporová tělesa jsou směsí grafitu s organickými nebo anorganickými látkami.
      Tělo rezistoru je chráněno barvou nebo plastem, konce jádra jsou opatřeny lisovanými kovovými krytkami s drátěnými vývody pro instalaci.

      Rezistory pro povrchovou montáž na desky plošných spojů

      Technologie povrchové montáže desek plošných spojů se také nazývá technologie povrchové montáže (SMT) nebo technologie SMD. povrchově montované zařízení – zařízení pro povrchovou montáž) a součásti pro povrchovou montáž se nazývají „čipové komponenty“. Rezistory určené pro takovou instalaci jsou konstrukčně odlišné a vypadají takto: