Резистор из чего состоит: что это такое, устройство, принцип работы, виды

Резисторы постоянные. Энциклопедия электроники L7805CV

Резистор постоянный – элемент, обладающий постоянным сопротивлением.

Принцип действия

Принцип действия резисторов основан на способности материалов препятствовать прохождению электрического тока.

В общем случае сопротивление проводника определяется по формуле:

, где:

R

— сопротивление проводника, Ом;
— удельное электрическое сопротивление проводника, Ом·м;

l

— длина проводника, м;

s

– площадь сечения проводника, м².

Формулы для определения сопротивления резисторов различных типов приведены в таблице ниже.

Тип резистора	Рисунок	Формула
Объемный
Пленочный
Проволочный

Удельное электрическое сопротивление некоторых материалов приведено в таблице.

Материал	Удельное электрическое сопротивление, 10-8 Ом·м	Материал	Удельное электрическое сопротивление, 10-8 Ом·м
Серебро (Ag)	1,6	Сталь	12
Медь (Cu)	1,7	Олово (Sn)	12
Золото (Au)	2,4	Тантал (Ta)	13,5
Алюминий (Al)	2,8	Свинец (Pb)	20,8
Вольфрам (W)	5,5	Константан	42
Молибден (Mo)	5,7	Титан (Ti)	42
Никель (Ni)	7,3	Нихром	108
Платина (Pt)	10,5	Графит (C)	800

Конструкция пленочных резисторов

1 — цилиндрическое основание; 2 — резистивный слой; 3 — воздушные промежутки; 4 — контактный узел; 5 — проволочный вывод; 6 — защитное покрытие.

Конструкция пленочных резисторов состоит из: цилиндрического основания 1, резистивного материала 2 (резистивный слой), контактных узлов 4, выводов 5 и защитного покрытия 6. В качестве основания используется керамическая трубка или цилиндр. На основание наносят резистивный слой (напылением или испарением).

Выводы соединяются с резистивным слоем с помощью латунных колпачков, которые надеваются на концы керамической трубки. Защитное покрытие предохраняет резистивный слой от воздействия внешней среды.

Для увеличения сопротивления на пленочных резисторах нарезают изолирующие полосы в виде спирали 3 или продольных канавок. Также применят способ уменьшения толщины. Наиболее оптимальным является нарезание спирали, так как этот способ самый простой и позволяет получать резисторы с широким диапазоном сопротивлений и стабильными харектеристиками (за счет большой толщины пленки).

При производстве пленочных резисторов применяют нижеперечисленные материалы.

Углеродистые и боруглеродистые резисторы

Резистивный слой углеродистых резисторов представляет собой пленку пиролитического углерода. Пленка образуется при разложении углеводородов в вакууме или в среде с инертным газом при высокой температуре (900…1000 °C). При производстве чаще всего используют гептан (C₇H₁₆).

Металлопленочные

Резистивный слой металлопленочных резисторов представляет собой тонкую пленку специального сплава или металла. Пленка наносится на изоляционное основание методом вакуумного испарения или катодного напыления. Наиболее часто применяются следующие металлы: вольфрам (W), хром (Cr), Титан (Ti), тантал (Ta).

Металлокоисные

Резистивный слой металлоокисных резисторов представляет собой тонкую пленку жаропрочных окислов металлов: SnO

2, Sb₂O₃, ZnO₂. Наибольшее распространение получили резисторы на основе двуокиси олова SnO₂.

Металлоокисные резисторы по своим характеристикам похожи на металлопленочные.

Композиционные

Резистивный слой композиционных углеродистых резисторов представляет собой соединение графита или сажи с органической или неорганической связкой (фенольные и эфирные смолы или лак), наполнителем, пластификатором и отвердителем. Резистивный слой наносят на диэлектрическое основание путем погружения в жидкий композиционный материал.

Композиционные керамические резисторы (керметные резисторы) получают нанесением методом трафаретной печати специальной пасты на керамическое основание. Паста представляет собой смесь порошков металла и керамических материалов. Сформированная заготовка подвергается термическому воздействию в печи при температуре 700-900 °C.

Конструкция проволочных резисторов

1 — цилиндрическое основание; 2 — контактный узел; 3 — проволочный вывод; 4 — проволока; 5 — изолирующее покрытие; 6 — защитная оболочка.

Резистивный слой проволочных резисторов образован проволокой из металла, который обладает высоким сопротивлением (нихром, консантам). Проволока 4 наматывается на диэлектрическое основание 1 и приваривается к контактным узлам 2. Выводы резистора 3 привариваются к контактным узлам. Сверху на проволоку наносится изолирующее покрытие 5. Изолирующее покрытие покрывается защитной оболочкой 6 (например алимевой).

Часто встречаются зарубежные проволочные резисторы прямоугольной формы. Оболочка выполняется из пластика внутри которой размещаются диэлектрическое основание, проволока и контактные узлы. Свободное пространство внутри оболочки заполняется керамическим сыпучим материалом, который затем затвердевает.

Из-за конструктивных особенностей проволочные резисторы получили распространение в качестве прецизионных и мощных резисторов.

Мощный (7 Вт) проволочный резистор в керамическом корпусе

Конструкция объемных резисторов

1 — резистивный слой; 2 — проволочный вывод; 3 — диэлектрический слой; 4 — защитная оболочка.

Объемные резисторы относятся к композиционным. Резистивный слой 1 является смесью нескольких компонентов. При производстве смешивают проводящий компонент (графит или сажа) с органическими или неорганическими связующими компонентами (фенольные и эфирные смолы), наполнителем, пластификатором и отвердителем. В процессе смешивания можно получить материал с широким диапазоном удельных сопротивлений (10

-2 – 10¹¹ Ом·м). После смешивания получившийся материал прессуют. Для повышения механической прочности дополнительно производят обжиг полученных заготовок. Резистивный слой соединяется выводами 2, покрывается диэлектрическим слоем 3 и защитной оболочкой 4.

Конструкция фольговых резисторов

Резистивный элемент металлофольговых резисторов представляет собой тонкую фольгу (толщина 2-10 мкм). Фольга приклеивается к диэлектрическому основанию. Номинальное значение сопротивления получается путем создания особого рисунка с помощью фотолитографии. Резистивный элемент покрывается герметизирующим составом и помещается в металлический корпус. К резистивному элементу дополнительно припаивают электрические выводы. Главной особенностью металлофольговых резисторов является очень низкий ТКС. Возникает это за счет особенности конструкции данного типа резисторов – проявляется эффект термокомпенсации.

Не менее важной особенностью является возможность точной подгонки номинального сопротивления. Подгонка осуществляется отрезанием определенных секций резистовного элемента.

Благодаря особенностям конструкции металлофольговые резисторы нашли применение как прецизионные резисторы.

Сравнение резисторов в зависимости от материала

Сравнительная характеристика резисторов в зависимости от материалов и технологии производства приведена в таблице:

Тип резистора	Достоинства	Недостатки
Углеродистые и боруглеродистые	Высокая стабильность параметров Низкий ТКС (всегда отрицательный) Стойкость к импульсным нагрузкам
Металлопленочные	Высокая термостойкость Малый уровень собственных шумов Широкий диапазон номинальных сопротивлений Высокая стабильность параметров	Малая устойчивость к импульсным нагрузкам
Металлоокисные	Высокая термостойкость Стойкость к химическому воздействую Низкий ТКС
Композиционные углеродистые	Простота изготовления Низкая стоимость Произвольная форма элемента Высокая надежность	Высокий уровень собственных шумов Параметры зависят от температуры и влажности Параметры зависят от частоты
Композиционные керамические	Дешевизна Малая индуктивность Произвольные размеры и форма элемента	Низкая точность
Проволочные	Возможность изготовления с маленькой погрешностью Большая рассеиваемая мощность Малый температурный коэффициент Малый уровень собственных шумов	Большая индуктивность (рекомендуется применять только на частотах до 50 Гц)

Резистор переменного сопротивления, переменный резистор, резистор переменный проволочный

Резистор переменного сопротивления состоит из двух основных компонентов: резистивного слоя и ползунка. Резистивный слой имеет на своих концах контакты. Сопротивление между этими контактами и определяет сопротивление переменного резистора. А ползунок передвигается по этому слою, имея с ним электрический контакт. При этом ползунок тоже имеет свой вывод. В процессе движения ползунка от одного крайнего положения до другого изменяется сопротивление между ним и крайними контактами переменного сопротивления. Резистивный слой изготавливается из углерода, металлокерамики или может быть в виде проволочной катушки (резистор переменный проволочный). Проволочные переменные резисторы могут быть довольно приличной мощности. Переменные сопротивления обычно бывают поворотные, т.е. шток резистора надо крутить. Но бывают также и ползунковые переменные резисторы. В них резистивный слой в виде прямой линии и ползунок движется по нему прямо. Поэтому и шток такого резистора надо двигать, а не крутить.

Переменное сопротивление — назначение

Переменный резистор

22 ком, 0.5 Вт.

Переменные сопротивления главным образом применяются для регулировки громкости в различной бытовой и профессиональной радиоаппаратуре. А вообще, можно сказать, что они предназначены для плавного изменения напряжения или тока в различных электросхемах посредством изменения собственного сопротивления. Например, с их помощью можно плавно регулировать яркость свечения электрической лампочки.

Переменный резистор с выключателем

В случае использования переменных резисторов в качестве регулятора громкости, например в радиоприёмнике, часто используют переменные резисторы с выключателем. Т.е. регулятор громкости совмещён с выключателем напряжения питания радиоприёмника. Как это работает: в крайнем положении регулятора, когда он соответствует минимальному значению громкости, выключатель питания выключен и устройство, в данном случае радиоприёмник, тоже выключено. Чтобы его включить, надо начать поворачивать регулятор в сторону увеличения громкости. Произойдёт небольшой щелчок — выключатель включится и дальнейший поворот регулятора приведёт к увеличению громкости звучания приёмника. В дальнейшем, чтобы выключить устройство, надо повернуть ручку громкости до минимума звука, а затем ещё чуть-чуть до характерного щелчка, означающего что выключатель сработал и устройство выключено.

Сдвоенный переменный резистор

Сдвоенный переменный резистор — ещё одно исполнение данных устройств. В общем случае, такие сдвоенные резисторы предназначены для одновременного изменения сопротивления в разных независимых частях схемы или вообще в разных устройствах. Самое частое применение сдвоенных переменных резисторов — звуковые стереофонические усилители мощности, где необходимо регулировать громкость одновременно в двух каналах: правом и левом. Такие резисторы имеют две резистивные дорожки, каждая со своими выводами и со своим ползунком, и один общий шток, который двигает сразу оба ползунка.

Некоторые переменные сопротивления разработаны для установки сразу на печатную плату и их контакты запаиваются непосредственно в схему. Другие предназначены для установки в корпус радиоаппаратуры, в предварительно просверленное отверстие и крепятся там при помощи гайки. В схему такие сопротивления запаиваются уже при помощи проводов. На корпусе пер. сопротивлений наносится значение его сопротивления и мощности. Номиналы переменных резисторов соответствуют ряду E6.

Что такое резистор?

Ранее мы узнали, что такое напряжение, как его можно получить и как оно работает в электронике. В этой статье мы узнаем о самом фундаментальном компоненте электроники — резисторе!

Что такое сопротивление?

Прежде чем мы сможем узнать о резисторах, нам сначала нужно понять, что такое сопротивление. Сопротивление — это способность материала сопротивляться электрическому потоку, и все материалы обладают измеримой величиной сопротивления. Некоторые материалы, такие как резина и стекло, обладают невероятно высоким сопротивлением и называются изоляторами. Такие материалы, как медь и золото, имеют очень низкое сопротивление и называются проводниками. Однако некоторые материалы имеют сопротивление между проводниками и изоляторами и называются полупроводниками. Сантехника может быть очень удобной аналогией сопротивления: большие трубы имеют низкое сопротивление, а маленькие трубы имеют большое сопротивление.

Характеристики сопротивления

Сопротивление измеряется в омах, имеет символ Ω и названо в честь Джорджа Саймона Ома, открывшего закон Ома. Закон Ома гласит, что сила тока в проводнике обратно пропорциональна сопротивлению проводника при фиксированной разности потенциалов. Короче говоря, если сопротивление падает, ток увеличивается, а если сопротивление увеличивается, то ток падает. Сопротивление 1 Ом определяется как сопротивление, необходимое для получения тока силой 1 А при разности потенциалов 1 В.

Сопротивление против удельного сопротивления

Важно понимать разницу между сопротивлением и удельным сопротивлением, поскольку, хотя они связаны, они относятся к двум разным вещам. Сопротивление — это общее измеренное сопротивление материала, тогда как удельное сопротивление материала — это его сопротивление на единицу длины и площади поперечного сечения. Это означает, что провод из меди может иметь очень низкое удельное сопротивление, но может иметь высокое сопротивление, если сделать его очень длинным и очень узким. Это также означает, что резину теоретически можно сделать очень широкой и очень короткой, и она будет иметь низкое сопротивление. Для удельного сопротивления используется символ ρ (rho) в единицах Ω/м.

Что такое резистор

Теперь, когда мы узнали о сопротивлении и удельном сопротивлении, пришло время узнать о резисторах! Резисторы — это компоненты электроники, которые добавляют сопротивление цепи и, возможно, являются наиболее фундаментальным компонентом. В то время как все компоненты (включая провода) в цепи имеют сопротивление, резисторы устанавливаются для преднамеренного добавления сопротивления, но также могут использоваться для регулировки выходных сигналов усилителя, установки битов конфигурации и управления выходным напряжением регулятора. В электронных схемах резисторы могут иметь один из двух символов в зависимости от того, следуете ли вы американскому стандарту или международному стандарту. В американских схемах используются волнистые линии, появившиеся в те времена, когда резисторы изготавливались из тонких проволок, намотанных на тело. Международные схемы используют прямоугольную рамку и являются наиболее часто используемым символом. Какой из них вы используете, зависит от вас, но лучше придерживаться международного стандарта, поскольку он используется во многих странах.

Существует два основных типа резисторов; фиксированные и переменные. Постоянные резисторы — это те, сопротивление которых не изменяется, в то время как переменные резисторы могут регулировать свое сопротивление. Два символа, показанные выше, предназначены только для постоянных резисторов, в то время как все переменные резисторы имеют разные символы в зависимости от их типа.

Типы резисторов: проходные, поверхностные и подстроечные резисторы, потенциометры, LDR и

Существует несколько различных типов резисторов. Существуют сквозные резисторы, резисторы для поверхностного монтажа (SMD), подстроечные резисторы, потенциометры, светозависимые резисторы (LDR) и термисторы. Каждый выполняет в целом одну и ту же задачу по сопротивлению, но по-разному. Узнайте все о различных типах резисторов!

Различные типы резисторов:

• Сквозное отверстие
• Подстроечные резисторы
• Устройство для поверхностного монтажа или SMD
• Светозависимые резисторы (LDR)
• Термисторы
• Потенциометры

Что такое сквозные резисторы?

Резисторы со сквозным отверстием

— это резисторы, ножки которых проходят через отверстия в печатной плате, а затем припаиваются. Эти резисторы бывают самых разных типов в зависимости от их применения, причем наиболее распространенными являются углеродно-пленочные, а металлопленочные используются в приложениях, требующих точности. В углеродно-пленочных и металлопленочных резисторах используются цветные полосы для обозначения их сопротивления, причем четырехполосные резисторы являются наиболее распространенными. Резисторы со сквозным отверстием также имеют различную номинальную мощность, при этом 1/4 Вт является наиболее популярным среди производителей, но доступны и более мощные резисторы. Резисторы очень большой мощности часто изготавливаются из керамических материалов и имеют монтажные отверстия, но не часто встречаются в электронике.

Что такое резисторы для поверхностного монтажа?

Резисторы

SMD размещаются в корпусах устройств для поверхностного монтажа (SMD) и в основном используются в современных коммерческих продуктах. Хотя производители могут использовать компоненты SMD, их часто сложнее использовать из-за их очень маленького размера. Однако эти резисторы значительно дешевле, а также их проще использовать в автоматизированных процессах (например, в машинах для захвата и размещения), отсюда и их популярность в коммерческой сфере. Как и сквозные резисторы, резисторы SMD бывают самых разных форм и размеров в зависимости от их рассеиваемой мощности и области применения. Большинство этих резисторов используют напечатанные на корпусе числа для обозначения их сопротивления, но более современные резисторы SMD теперь настолько малы, что на них даже нельзя напечатать числа.

Что такое подстроечные резисторы?

Подстроечные резисторы

— это переменные резисторы, которые позволяют разработчику выполнять точную настройку схемы. Эти типы резисторов могут быть в корпусе со сквозным отверстием или в корпусе SMD, и обычно на них напечатано их общее значение сопротивления. Триммерам обычно требуется несколько полных оборотов на их входе, чтобы внести небольшие изменения в их сопротивление, и это полезно в приложениях, требующих тщательного контроля сопротивления цепи, например, в усилителях.

Что такое потенциометры?

Потенциометры представляют собой переменные резисторы с тремя контактами, которые позволяют регулировать либо сопротивление (используя две ножки), либо регулируемое напряжение (используя все три ножки). В отличие от подстроечных резисторов, потенциометры часто используются для основных элементов управления, где требуется не точность, а управление. Потенциометры, как правило, не допускают поворота больше, чем на полный оборот, например, регуляторы громкости. У них есть два предела, минимум и максимум, и регулировка между этими двумя точками регулирует громкость. Хотя потенциометры SMD существуют, их часто можно найти в корпусах со сквозными отверстиями, поскольку при их использовании требуется механическая стабильность.

Что такое LDR или светочувствительные резисторы?

Светозависимые резисторы

или LDR — это резисторы, сопротивление которых зависит от падающего на них света. Эти резисторы доступны как для поверхностного монтажа, так и для сквозных отверстий, причем сквозные резисторы встречаются чаще. Однако эти устройства изготавливаются с использованием сульфида кадмия, который является токсичным веществом и запрещен RoHS, поэтому эти устройства быстро исчезают. Если требуется светочувствительная схема, то лучше использовать фотодиод.

Что такое термисторы?

Термисторы представляют собой переменные резисторы, сопротивление которых зависит от их температуры, и доступны как для сквозных отверстий, так и для поверхностного монтажа. Из этих категорий существуют еще две, которые указывают, как сопротивление термистора изменяется с температурой; Положительный температурный коэффициент (PTC) или отрицательный температурный коэффициент (NTC). Термисторы PTC — это те, сопротивление которых увеличивается с температурой, в то время как сопротивление термистора NTC снижается при повышении температуры.

Резисторные схемы

При использовании резисторов в цепях важно знать два уравнения, которые определяют общее сопротивление цепи в зависимости от их конфигурации. Короче говоря, резисторы, соединенные последовательно, складываются, а резисторы, соединенные параллельно, вычитаются (но очень сложным образом).

Для резисторов серии

Для резисторов, включенных параллельно

   1/RTotal =1/R1 +1/R2 +⋯1/Rn

Цветовые коды резисторов

Большинство стандартных резисторов имеют цветовую маркировку, помогающую рассчитать сопротивление резистора. Как правило, на резисторе указаны значение сопротивления, номинальная мощность и допуск. Для меньших резисторов это указывается цветными полосами. Таким образом, цветовая маркировка резисторов указывает общее значение сопротивления конкретного резистора. Существуют трех-, четырех-, пяти- и шестиполосные резисторы. В случае трехполосного резистора первые две полосы показывают значение сопротивления, а третья полоса является множителем. В случае четырехдиапазонного резистора первые две полосы дают значения сопротивления, за которыми следует множитель, затем промежуток между третьей и четвертой полосами указывает направление считывания, а четвертая полоса показывает допуск. Пятиполосный резистор дает сопротивление с первыми тремя полосами, множитель с четвертой и допуск с пятой. Резистор с шестью полосами указывает сопротивление с помощью первых трех полос, множитель с четвертой, допуск с ее пятой и частоту отказов для шестой.

Обычное практическое использование резисторов

Так как резисторы используются в реальном мире? Это довольно распространенные компоненты. Часто вы обнаружите, что резисторы используются для регулировки усиления, выделения тепла, деления напряжения и управления колебаниями напряжения в сочетании с конденсатором, поглощением мощности в радиочастотных передатчиках и других приложениях.

Реальное использование резисторов:

• Светодиоды — резисторы, включенные последовательно, ограничивают ток и снижают напряжение 
• Контроль усиления в амперах
• Контроль колебаний напряжения рядом с конденсатором (например, светофором)

Что такое резистор и что такое сопротивление — Заключительные мысли

Резисторы имеют решающее значение в современной электронике, поскольку они могут ограничивать ток, контролировать напряжение и обеспечивать конфигурацию цепей. Понимание того, как их использовать, как они выглядят и какие типы доступны, поможет вам не только в будущих проектах, но и в более эффективном использовании компонентов. Возможно, вашему следующему проекту понадобится датчик температуры или он должен быть очень маленьким; теперь вы можете выйти и начать исследовать мир сопротивления для себя!

Робин Митчелл — инженер-электронщик, который занимается электроникой с 13 лет. После получения степени бакалавра технических наук в Уорикском университете Робин перешел в область создания онлайн-контента, разрабатывая статьи, новости и проекты, предназначенные для профессионалов и производители одинаково. В настоящее время Робин управляет небольшим бизнесом по производству электроники MitchElectronics, который производит учебные комплекты и ресурсы.

Следовать

Оставить отзыв…

Сопутствующие товары

Предыдущий Далее

Статьи по теме

провод — Из какого металла сделаны ножки резисторов?

спросил 8 лет, 11 месяцев назад

Изменено 8 лет, 11 месяцев назад

Просмотрено 10 тысяч раз

\$\начало группы\$

Кто-нибудь может сказать мне, какой металл используется в электронике для изготовления проводов, входящих/выходящих к элементам? Можно ли где-нибудь найти более длинную из этой металлической проволоки? На самом деле я ищу что-то вроде медного провода, но серебристого цвета. Что это за имя?

• резисторы
• провод
• вход
• выход

\$\конечная группа\$

1

\$\начало группы\$

Вы можете купить рулоны луженой медной проволоки, как говорит Энди в своем комментарии, и многие резисторы (особенно прецизионные) до сих пор используют выводы из луженой электролитической меди.

Однако в наше время цены на медь подскочили,

и большинство освинцованных деталей являются дешевыми товарами, поэтому луженая стальная проволока с медным покрытием использовалась во многих сквозных деталях. Отличить можно с помощью магнита. Если это медный провод, то сам вывод будет немагнитным (концевые заглушки могут быть магнитными). Когда-то для торцевых крышек использовалась латунь, но цены на олово подскочили… так что они, как правило, тоже из стали. Стальная проволока хуже во всех отношениях, за исключением более высоких термоэлектрических эффектов, более низкой теплопроводности и т. д., поэтому ее использование будет ограничено недорогими продуктами, а не прецизионными резисторами.

Покупка луженой стальной проволоки с медным покрытием в относительно небольшом количестве может оказаться более сложной задачей, большинство дистрибьюторов по-прежнему продают луженую медную проволоку (по безумно высоким ценам по сравнению с тем, что готовы платить производители резисторов), и производители товарной проволоки могут потребовать минимальный заказ около метрической тонны.

\$\конечная группа\$

5

\$\начало группы\$

В настоящее время большинство подводящих проводов изготавливается из луженой стали с медным покрытием, а одножильный луженый медный провод, поставляемый на катушках, обычно называется шинным проводом.

\$\конечная группа\$

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но никогда не отображается

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания и подтверждаете, что прочитали и поняли нашу политику конфиденциальности и кодекс поведения.