Резистор

1 септември 2021

Резисторът е пасивен електрически елемент, който е създаден да се съпротивлява на тока. Той е един от най-често срещания елемент в една електрическа схема, почти няма схема без да участва резистор. Резисторите имат съпротивление, което се измерва в омове (Ω). В някой случай можем да намерим търсеното съпротивление с вече познатия ни закон на Ом: R = U/I

Резисторите се използват за много цели, например:
 Ограничаване на електрическия ток ;
 Разделяне на напрежението ;
 Задаване на подходящ работен режим (работна точка) на активните компоненти в схемата ;
 Осигуряване на отрицателна или положителна обратна връзка и т.н.

В европейските електронни схеми резисторът се обозначава като празен правоъгълник,а в САЩ и Япония – като зигзаговидна линия - виж фиг.1.

Според вида на материала, от който са изработени, резистори се разделят на:
 Тънко и дебелослойни резистори ;
 Ситопечатан резистор от въглерод ;
 Слойни резистори от въглерод ;
 Металослойни резистори ;
 Металоксидни слойни резистори ;
 Въглеродно-керамични масивни резистори ;
 Навити резистори ;
 Резистори от фолио.

Тънко и дебелослойни резистори – те се различават по дебелината на съпротивителния слой.
Тънкият слой се изработва с използването на процеса разпрашване на съпротивителния материал върху изолационната основа, след което се ецва.
Дебелослойните резистори се изработват, чрез използване на сито или метален шаблон за полагането на съпротивителния слой.
Използват се материали като танталов нитрид, оловен оксид и др.

Ситопечатан резистор от въглерод – тези резистори могат да бъдат отпечатани направо върху печатната платка като част от процеса на производството и. Тази технология е по-често използвана за хибридни схеми.
Слойни резистори от въглерод – слоят от въглерод е наслоен върху изолационна подложка и е обработен под формата на спирала , за да се получи голяма дължина с по-голямо съпротивление. Слойните въглеродни резистори предлагат мощности от 0,125W до 5W при 70 градуса. Съпротивленията са в обхвата от 1Ω до 10МΩ. Работния температурен диапазон е от -55 до 155 градуса и от 200 до 600V максимално работно напрежение.

Металослойни резистори – те са най-често срещаните резистори. Притежават добри шумови характеристики и малка нелинейност. Притежават голяма точност на съпротивлението, нисък температурен коефициент и стабилни параметри във времето.

Металоксидни слойни резистори – те са изработени от метални оксиди и притежават висока работна температура и са с по-голяма стабилност от металослойните.

Въглеродно-керамични масивни резистори – те са направени от смес на фин прахообразен въглерод и изолационен материал (обикновено керамика). Сместа се свързва със смола. Съпротивлението се определя от съотношението на прахообразните материали: прахообразна керамика и въглерод. По-високата концентрация на въглерод, който е добър проводник, води до по-ниско съпротивление. Тези резистори имат недостатъчна стабилност във времето.

Навити резистори – те са направени от матален проводник, навит върху ядро от керамика, пластмаса или друг материал. Краищата на проводника са запоени към две капачки в края на ядрото. Отгоре са защитени от лак или пластмаса. Тези резистори са направени да работят при висока температура – до 450 градуса.

Резистори от фолио – използваният материал за тези резистори е фолио от специална сплав, дебело няколко микрометра. Тези резистори се характеризират като най-точни и стабилни на параметри.

Фиг. 2.1. Резистори от въглерод, директно отпечатани при прозводството на платката

Фиг.2.2. Резистор с въглерод слой нанесен под формата на спирала

Фиг. 2.3. Конструкция на керамичен резистор

Фиг.2.4. Металослойни резистори

Фиг. 2.5. Навит резистор с разглобен корпус

Основни свойства на резисторите:

 Температурен коефициент на съпротивлението (TCR) – той зависи от съпротивителния материал и конструкцията на резистора.

 Расейвана мощност – показва максималното разсейване, което компонентът е в състояние да постигне. Определеното разсейване обикновено се определя при стайна температура. Проектантът трябва да вземе предвид не само температурата на околната среда, но и вентилацията около компонентите в дадено изделие.

 Шум – за някои резистори е добре да имат ниски нива на шум,например тези,които се използват в усилвателите. Шума се характеризира от 3 параметъра: съпротивлението, температурата и честотната лента.

 Честотна зависимост – паразитната индуктивност и капацитет могат да възникнат, когато честотата се увеличава. Резисторите имат добри високочестотни свойства, когато за паразитните въздействия са незначителни.

 Максимално допустимо напрежение – ако се надвиши, може да настъпи увреждана на изолацията на проводника.

 Дългосрочна стабилност – тя показва промяната на стойността на съпротивлението с течение на времето. Стойността на съпротивлението се променя поради механични,електрически и топлинни натоварвания.

 Стабилност на импулса – описва ефекта върху дългосрочните вариации на стойността на съпротивлението, когато резисторът се зарежда с краткосрочни импулси, вместо постоянно натоварване.

 Толеранс на стойността на съпротивлението – резисторите се произвеждат с определена толерантност, която показва колко е точен резистора. Толеранса се изписва на самия резистор в проценти.

Резисторни стандарти:

 Цветен код на резистора – стойността на съпротивлението и толерансът са обозначени с няколко цветни ленти върху тялото на компонента.

Фиг. 3.1. Таблица за изчисляване на цветен код на резистор

В таблицата от фиг. 3.1. е даден пример за изчисляване на стойността на резисторите с 4 или 5 лентов цветен код.
Първите две ленти определят значимите цифри на стойността на съпротивлението, третата лента е умножаващ фактор, по който се умножават първите две числа. Четвъртата и петтата лента показват толеранса(точността) на даденото съпротивление. Има модели резистори, на които е дадена и лента за температурен коефициент.
В примера с 4 лентовия резистор стойността му е равна на 560КΩ. Първите две ленти са числата 5 и 6 или се получава 56, след което го умножаваме по числото от 3-тата лента , което за жълто е 10К (560*10К=560КΩ).
Вторият резистор е с 5 цветни ленти и със стойност 2,37Ω и толеранс ±1%.

Освен показаната таблица, която в повечето случаи е на хартия има и достъпни софтуерни приложения , чрез които може да изчислите свойте стойностти на резисторите.
Пример за такъв софтуер са:
- “Resistor Color Code”
- “Electronics Assistant”
- “ElectroDroid” – приложение за Android

 SMD (Surface Mount Device) resistor - резистор за повърхностен монтаж
За тези резистори се използва цифров код.

Фиг.3.2. SMD резистор с цифров код

Маркировката „105“ означава, че съпротивлението има стойност 1 000 000Ω = 1MΩ.
Как да го изчислим: взимаме първите две числа , в случая е 10 и добавамя към тях 5 нули, получаваме 10 00000Ω, което е равно на 1МΩ.
За по-лесно изчисляване може да използвате някой от софтуерите по-горе.

Последователно и успоредно(паралелно) свързване на резистори:

 Последователно и успоредно(паралелно) свързване на резистори – в много случай се налага , когато дизайнерът на електронна схема не разполага с дадена стойност на съпротивление, да комбинира няколко резистора, за да достигне тази стойност.

При последователно свързване на два или повече резистора, стойността на резистора се сумира. Например ако имаме два резистора със стойност по 2Ω, ще получим един общ(еквивалентен) резистор със стойност 4Ω. (2Ω+2Ω=4Ω)

При успоредно (паралелно) свързване на два или повече резистора, стойността на резисторите се изчислява чрез тази формула: R1*R2/R1+R2. Например ако имаме два резистора със стойност по 4Ω, ще получим един общ (еквивалентен) резистор със стойност 2Ω. (4Ω*4Ω/4Ω+4Ω) = 16Ω/8Ω = 2Ω

Фиг. 4.1. Последователно свързване на резистори