Резистор — это пассивный электронный компонент, основным назначением которого является сопротивляться протеканию (то есть — ограничивать) электрического тока. Именно поэтому основной характеристикой резисторов является величина электрического сопротивления, которое измеряется в омах (Ω, Ом). Данный элемент является пассивным, потому что поглощает электрическую энергию, рассеивая её в виде тепла.
Вспомним само понятие об электрическом сопротивлении и проводимости. Когда электрический ток протекает через какую-либо среду (твёрдое тело, жидкость, газ), то оно оказывает некое сопротивление этому току. Электронная теория проводимости гласит, что свободные электроны при движении по проводнику бесчисленное количество раз встречают на своем пути атомы и другие электроны и, взаимодействуя с ними (электроны испытывает сопротивление своему движению), неизбежно теряют часть своей энергии (которая рассеивается в виде тепла).
Возможно, многие из читающих эту статью видели картинку, подобной выше, которая наглядно поясняет, как работает резистор. Однако, всё-таки стоит более глубоко, но не особо закапываясь, прояснить тему. Для более чёткого понимания природы сопротивления проводников стоит сказать, что величина сопротивления тела, через которое может протекать ток, напрямую зависит от структуры (строение) тела. Например, провода делаются из металлов (медь, алюминий), а металлы состоят из кристаллических решеток (расположение атомов в пространстве характеризуется периодической повторяемостью и образует геометрически правильную форму). В этих решётках присутствуют свободные электроны, которые начинают двигаться в определённом направлении (электрический ток) при наложении электрического поля (подключен источник напряжения) на провод. Если температура металлического проводника повышается, то его сопротивление увеличивается, поскольку движение ионов в кристаллических решётках усиливается, и это оказывает сопротивление направленному движению электронов. И та энергия, которая отбирается у свободного при его столкновении с ионами, выделяется в виде тепла. Эти особенности очень важно помнить, ведь они применяются на практике во многих устройствах, в частности, в лампе накаливания или электронагревателе для воды.
В зависимости от схемы, резистор может иметь множество различных применений: ограничение тока, чувствительный элемент температурного датчика, токоизмерительный шунт, делитель напряжения, нагревательный элемент и многое другое.
Конструктивно резисторы бывают постоянными, подстроечными и переменными. Рассмотрим вкратце каждый из этих типов.
ПОСТОЯННЫЕ РЕЗИСТОРЫ
Постоянные резисторы могут быть в виде маленького «кирпичика» (так называемые SMD-элементы (Surface Mount Device) для поверхностного монтажа), либо выводные, применительно к которым используется технология монтажа компонентов в отверстия (THT — Throuth Hole Technology). Конструкция выводных постоянных резисторов довольно простая. Поверх керамической трубки наматывается либо проволока из материала с высоким сопротивлением (например — нихром, манганин, константан, никелин), либо плёнка с металлическим покрытием. На концы трубки установлены контактные колпачки, которые обеспечивают связь между намотанной проволокой/плёнкой и выводами (электродами). Для защиты намотки изделие покрывается диэлектрическим слоем и лакокрасочным покрытием.
Резисторы, способные рассеивать мощность величиной 5 и более ватт, зачастую имеют корпус из цемента или металла. Как правило, такие резисторы применяются в качестве токоизмерительного шунта или мощной балластной нагрузки.
На принципиальных схемах резисторы обозначаются:
Для большей информативности европейский ГОСТ предусматривает для резисторов маркировку мощности рассеивания:
Существует несколько типоразмеров SMD-резисторов, рассчитанных на определённую мощность рассеивания. Ниже представлена таблица, указывающая какая мощность рассеивания у каждого типоразмера.
Одной из сфер применения резисторов является построение делителей напряжения, которые могут применяться для в измерительных схемах или для цифро-аналоговых преобразователей (то есть речь идёт о низковольтных и слаботочных схемах). Для этих целей и в особых случаях желательно применять так называемые резисторные сборки, изготавливаемые в виде микросхем или панели с несколькими выводами в ряд, бывает также и SMD-исполнение. Технологически, таким образом удаётся изготавливать набор резисторов с практически идентичными характеристиками в одном корпусе.
ПОДСТРОЕЧНЫЕ РЕЗИСТОРЫ
Подстроечные многооборотные резисторы позволяют очень плавно менять величину сопротивления посредством червячно-шестерёнчатой передачи угла вращения регулировочного винта на ползунок, скользящий по дорожке с напылённым резистивным слоем из углерода с определённым сопротивлением. Такие резисторы используются в слаботочных и низковольтных цепях, например, для подстройки схем с операционными усилителями.
На принципиальных схемах подстроечный резистор имеет следующее обозначение:
Благодаря многооборотистому регулировочному винту, можно добиться весьма точной подстройки сопротивления резистора.
ПЕРЕМЕННЫЕ РЕЗИСТОРЫ
Переменные резисторы более грубо меняют своё сопротивление, нежели подстроечные, поскольку конструктивно они построены так, что ползунок ходит по дорожке с напылённым резистивным слоем максимум на один оборот (360º), а то и меньше (270º).
Существуют переменные резисторы, у которых вместо напылённой дорожки используется кольцо с намотанной на неё проволокой из материала с высоким удельным сопротивлением.
Иногда переменный резистор называют «потенциометр» или «реостат». Тут важно понимать, что эти термины означают схему включения переменного резистора. Потенциометр — это как делитель напряжения с тремя выводами, а реостат — элемент для ограничения тока с двумя выводами. И эти схемы включения очень важно различать, поскольку главное отличие между ними в том, что потенциометр для регулировки напряжения, а реостат — тока (например, яркости светодиода). Также реостаты выпускают в корпусах, способных рассеивать большую мощность, как, например, для регулировки яркости осветительного прожектора в театре.
потенциометра (слева) и реостата (справа)
в качестве реостатов
МАРКИРОВКА
На практике в радиолюбительстве наиболее часто применяются постоянные резисторы, поскольку с ними удобно работать, и это позволяет быстро и легко макетировать схемы. Номинальные сопротивления резисторов стандартизированы. Установлено несколько рядов номиналов сопротивлений постоянных резисторов: E6, E12, E24, E48, E96 и E192. Цифра после буквы E означает число номинальных значений в каждом десятичном интервале. Например, в ряде E6 в диапазоне от 1 Ом до 10 Ом существует 6 номиналов сопротивлений: 1 — 1,5 — 2,2 — 3,3 — 4,7 — 6,8.
Кроме этого ряды номиналов отличаются точностью (допуском отклонения) величины сопротивления.
Советские резисторы маркировались довольно просто и наглядно: название, мощность, номинал сопротивление, допуск отклонения, год выпуска.
Современные резисторы имеют в основном цветовую маркировку. Параметры резистора кодируются посредством цветных колец.
Резисторы могут маркироваться 3, 4, 5 или 6 кольцами.
Если на корпусе резистора 3 кольца, то первые два обозначают величину сопротивления, третье — множитель, при этом допустимое отклонение для резисторов с такой маркировкой составляет 20%.
Если на корпусе 4 кольца, то первые два обозначают величину сопротивления, третье — множитель, а четвёртое кольцо указывает на величину отклонения.
Если на корпусе 5 колец, то первые 3 означают величину сопротивления, четвёртое кольцо указывает на множитель, а пятое — допуск отклонения.
Резисторы, которые маркируются 6 кольцами, имеют наиболее полное описание параметров: три первых кольца указывают величину сопротивления, четвертое кольцо означает множитель, пятое кольцо — допустимое отклонение, шестое — температурный коэффициент сопротивления.
Каждому цвету присвоена конкретная цифра (от 0 до 9). Учитывая цвет каждого кольца в определённом порядке, можно определить параметры изделия, ориентируясь на специальные таблицы.
Отсчёт первого кольца начинается с цветовой метки, которая расположена ближе к краю корпуса резистора.
Ниже приведена таблица, поясняющая расшифровку цветовой маркировки резисторов.
Для SMD резисторов предусмотрена цифровая кодировка: 3-знаковая и 4-знаковая.
