Rezistory patří mezi nejpoužívanější prvky v elektronice. Tento název se již dávno vymyká úzkému okruhu radioamatérské terminologie. A každého, kdo se alespoň trochu zajímá o elektroniku, by tento termín neměl zmást.
Obsah
Co je to rezistor
Nejjednodušší definice říká, že rezistor je prvek v elektrickém obvodu, který klade odpor proudu, který jím protéká. Název prvku pochází z latinského slova "resisto" - "odolávat"; radioamatéři tuto část často označují jako "odpor".
Zamyslete se nad tím, co jsou rezistory a k čemu se používají. Odpovědi na tyto otázky vyžadují seznámení se s fyzikálním významem základních pojmů elektrotechniky.
Pro vysvětlení fungování rezistoru lze použít analogii s vodovodním potrubím. Pokud průtoku vody v potrubí nějakým způsobem zabráníme (např. zmenšením jeho průměru), dojde ke zvýšení vnitřního tlaku. Odstraněním překážky se sníží tlak. V elektrotechnice tento tlak odpovídá napětí - ztížíme-li průchod elektrického proudu, zvýšíme napětí v obvodu; snížíme-li odpor, snížíme i napětí.
Změnou průměru potrubí můžeme měnit rychlost proudění vody; v elektrických obvodech můžeme změnou odporu regulovat proud. Hodnota odporu je nepřímo úměrná vodivosti prvku.
Vlastnosti odporových prvků lze využít k následujícím účelům:
- Převod proudu na napětí a naopak;
- Omezení průtoku proudu pro dosažení dané hodnoty proudu;
- Vytváření děličů napětí (např. v měřicích přístrojích);
- Další speciální aplikace (např. snížení rádiového rušení).
Následující příklad vysvětlí, co je to rezistor a k čemu se používá. Známá LED dioda svítí při nízkých proudech, ale její vlastní odpor je tak malý, že pokud je LED dioda umístěna přímo v obvodu, a to i při napětí 5 V, proud, který jí protéká, překročí povolené hodnoty součástky. Tato zátěž způsobí okamžité selhání LED diody. Proto je do obvodu zařazen rezistor, jehož účelem je v tomto případě omezit proud na předem stanovenou hodnotu.
Všechny odporové prvky jsou v elektrických obvodech pasivními součástkami, na rozdíl od aktivních nedodávají energii do systému, ale pouze ji spotřebovávají.
Jakmile budete mít přehled o tom, co jsou rezistory, je třeba zvážit jejich typy, označení a značení.
Typy rezistorů
Typy rezistorů lze rozdělit do následujících kategorií:
- Nenastavitelné (konstantní) - drátové, kompozitní, filmové, uhlíkové atd.
- Nastavitelný (variabilní a upravený). Nastavitelné rezistory se používají k nastavení elektrických obvodů. K nastavení úrovně signálu se používají prvky s proměnným odporem (potenciometry).
Samostatnou skupinu představují polovodičové odporové prvky (termorezistory, fotorezistory, varistory atd.).
Charakteristiky rezistorů jsou určeny jejich zamýšleným použitím a jsou specifikovány při výrobě. Mezi klíčové parametry patří:
- Jmenovitý odpor. Je to hlavní charakteristika prvku a měří se v ohmech (Ohm, kOhm, Mohm).
- Tolerance v procentech specifikovaného jmenovitého odporu. Znamená možné odchylky v důsledku výrobní technologie.
- Rozptylový výkon - maximální výkon, který může rezistor rozptýlit při dlouhodobém zatížení.
- Teplotní součinitel odporu - hodnota udávající relativní změnu odporu rezistoru při změně teploty o 1 °C.
- Mezní provozní napětí (elektrická pevnost). Jedná se o maximální napětí, při kterém si součástka zachovává své stanovené parametry.
- Šumová charakteristika je míra zkreslení, kterou do signálu vnáší rezistor.
- Odolnost proti vlhkosti a teplotě - maximální hodnoty vlhkosti a teploty, jejichž překročení může vést k poruše součásti.
- Faktor napětí. Hodnota, která zohledňuje závislost odporu na přiloženém napětí.
Použití rezistorů v oblasti ultravysokých frekvencí přidává další vlastnosti, jako je bludná kapacita a indukčnost.
Polovodičové rezistory
Jsou to polovodičové součástky se dvěma vývody, jejichž elektrický odpor závisí na parametrech prostředí, jako je teplota, světlo, napětí atd. K výrobě těchto součástek se používají polovodičové materiály s příměsemi, jejichž typ určuje závislost vodivosti na vnějších vlivech.
Existují následující typy polovodičových odporových prvků:
- Lineární rezistor. Tento prvek je vyroben z nízkolegovaného materiálu, má nízkou závislost odporu na vnějším působení v širokém rozsahu napětí a proudů a nejčastěji se používá při výrobě integrovaných obvodů.
- Varistor je prvek, jehož odpor závisí na intenzitě elektrického pole. Tato vlastnost varistoru určuje jeho použití: ke stabilizaci a regulaci elektrických parametrů zařízení, k ochraně před přepětím a k dalším účelům.
- Termistor. Tento typ nelineárního odporového prvku má schopnost měnit svůj odpor v závislosti na teplotě. Existují dva typy termistorů: termistor, jehož odpor klesá s rostoucí teplotou, a pozistor, jehož odpor s teplotou roste. Termistory se používají tam, kde je důležitá stálá regulace teploty.
- Fotorezistor. Odpor tohoto zařízení se mění při působení světla a je nezávislý na přiloženém napětí. Při výrobě se používá olovo a kadmium, což v některých zemích vedlo k vyřazení těchto součástí z ekologických důvodů. Fotorezistory jsou nyní ve srovnatelných aplikacích na druhém místě za fotodiodami a fototranzistory.
- Tenzometrické odpory. Tento prvek je navržen tak, aby byl schopen měnit svou odolnost v závislosti na vnějším mechanickém působení (deformaci). Používá se v uzlech, které převádějí mechanické působení na elektrické signály.
Polovodičové prvky, jako jsou lineární rezistory a varistory, se vyznačují slabou závislostí na vnějších vlivech. U tenzometrů, termistorů a fotorezistorů je závislost charakteristik na vlivech silná.
Polovodičové rezistory se ve schématech zapojení označují intuitivními symboly.
Rezistor v obvodu
V ruských obvodech se prvky s konstantním odporem obvykle označují bílým obdélníkem, někdy s písmenem R nad ním. V zahraničních schématech může být rezistor označen jako symbol "cikcak" s podobným písmenem R nahoře. Pokud je určitý parametr součásti důležitý pro fungování zařízení, je obvyklé jej ve schématu uvést.
Výkon lze znázornit pomocí sloupců na obdélníku:
- 2W - 2 svislé pomlčky;
- 1W - 1 svislý pruh;
- 0,5 W - 1 lomítko;
- 0,25 W - jedna šikmá čára;
- 0,125 W - dvě šikmé čáry.
Na diagramu je přípustné uvádět výkon římskými číslicemi.
Variabilní odpory jsou označeny další čarou nad obdélníkem se šipkou, která symbolizuje možnost nastavení, a číslování svorek může být uvedeno číslicemi.
Polovodičové rezistory jsou označeny stejným bílým obdélníkem, ale přeškrtnutým lomítkem (kromě fotorezistorů) s abecedním označením typu řídicího účinku (U - pro varistor, P - pro tenzometrický rezistor, t - pro termistor). Fotorezistor je označen obdélníkem v kruhu, ke kterému směřují dvě šipky symbolizující světlo.
Parametry rezistoru nezávisí na frekvenci protékajícího proudu, což znamená, že tento prvek funguje stejně v obvodech stejnosměrného i střídavého proudu (nízká i vysoká frekvence). Výjimkou jsou rezistory s drátovým vinutím, které jsou ze své podstaty induktivní a mohou ztrácet energii v důsledku vyzařování při vysokých a velmi vysokých frekvencích.
Rezistory mohou být zapojeny paralelně nebo sériově v závislosti na požadavcích na vlastnosti obvodu. Vzorce pro výpočet celkového odporu pro různá zapojení obvodů se značně liší. V sériovém zapojení je celkový odpor roven prostému součtu hodnot prvků v obvodu: R = R1 + R2 +... + Rn.
Při paralelním zapojení se pro výpočet celkového odporu sečtou hodnoty inverzních prvků. Výsledkem je hodnota, která je zároveň inverzní k celkové hodnotě: 1/R = 1/R1 + 1/R2 + ... 1/Rn.
Celkový odpor paralelně zapojených rezistorů bude nižší než nejnižší.
Hodnocení
Pro odporové prvky existují standardní hodnoty odporu, tzv. "jmenovité řady rezistorů". Základem přístupu při vytváření tohoto řádku je následující: Krok mezi hodnotami musí překrývat toleranci (chybu). Příklad - pokud je jmenovitá hodnota prvku 100 ohmů a tolerance je 10 %, další hodnota v řadě bude 120 ohmů. Tímto krokem se vyhnete zbytečným hodnotám, protože sousední hodnocení spolu s odchylkou chyby prakticky pokrývají celý rozsah hodnot mezi nimi.
Dostupné rezistory jsou seskupeny do sérií s různými tolerancemi. Každá řada má svůj vlastní jmenovitý rozsah.
Rozdíly mezi jednotlivými sériemi jsou následující:
- E 6 - 20% tolerance;
- E 12 - 10% tolerance;
- E 24 - tolerance 5 % (někdy 2 %);
- E 48 - tolerance 2 %;
- E 96 - tolerance 1 %;
- E 192 - tolerance 0,5 % (může být 0,25 %, 0,1 % a nižší).
Nejběžnější řada E 24 obsahuje 24 jmenovitých hodnot odporu.
Označování
Velikost odporového prvku přímo souvisí s jeho ztrátovým výkonem, čím je vyšší, tím větší jsou rozměry součástky. Zatímco na obvodech lze snadno uvést jakoukoli číselnou hodnotu, označování výrobků může být obtížné. Trend miniaturizace ve výrobě elektroniky způsobuje, že se součástky stále zmenšují, což ztěžuje jak umístění informací na kryt, tak jejich čtení.
Pro snadnější identifikaci rezistorů v ruském průmyslu se používá alfanumerické značení. Rezistory se značí takto: jmenovitá hodnota se označuje číslicemi a písmeno se uvádí buď za číslicemi (v případě desetinných hodnot), nebo před nimi (u stovek). Pokud je jmenovitá hodnota menší než 999 ohmů, je číslo uvedeno bez písmene (nebo může být R nebo E). Pokud je hodnota uvedena v kOhm, následuje za číslem písmeno K a písmeno M odpovídá hodnotě v Mohmech.
Americké rezistory jsou označeny třemi číslicemi. První dvě udávají nominální hodnotu, třetí počet nul (desítek) přidaných k hodnotě.
Při robotické výrobě elektronických sestav jsou tištěné symboly často na straně dílu, která je obrácena k desce, což znemožňuje přečtení informací.
Barevné kódování
Aby byly informace čitelné ze všech stran, používá se barevné značení - kruhové pruhy barvy. Každá barva má svou vlastní číselnou hodnotu. Pruhy na dílech jsou umístěny blíže k jednomu z kolíků a čtou se zleva doprava. Pokud není možné přesunout barevné označení na jednu svorku kvůli malým rozměrům součástky, je první pruh dvakrát širší než ostatní pruhy.
Díly s tolerancí 20 % jsou označeny třemi řádky, pro toleranci 5-10 % se používají 4 řádky. Nejpřesnější rezistory jsou označeny 5 až 6 řádky, z nichž první 2 odpovídají jmenovité hodnotě součástky. Pokud jsou pásma 4, třetí řádek udává desetinný násobek pro první dvě pásma, čtvrtý řádek udává přesnost. Pokud je sloupců 5, pak třetí sloupec označuje třetí číslici hodnocení, čtvrtý sloupec označuje desetinnou čárku (počet nul) a pátý sloupec označuje přesnost. Šestá čára udává teplotní koeficient odporu (TCR).
V případě čtyřpruhového značení jsou zlaté nebo stříbrné pruhy vždy na posledním místě.
Všechna značení vypadají složitě, ale schopnost rychle je přečíst přichází se zkušenostmi.
Související články:
