náhled|vpravo|Různé druhy rezistorů Rezistor je pasivní elektrotechnická součástka projevující se v elektrickém obvodu v ideálním případě jedinou vlastností – elektrickým odporem (jednotka Ohm, značka Ω). Důvodem pro zařazení rezistoru do obvodu je obvykle snížení velikosti elektrického proudu nebo získání určitého úbytku napětí. Rezistory se také mohou používat jako topné články, testovací zátěže pro generátory apod. Rezistory rozdělujeme na pevné a proměnné. Pevné rezistory mají pevně danou hodnotu odporu, která se mírně mění pouze v závislosti na teplotě, procházejícím proudem a životnosti rezistoru. U proměnných rezistorů můžeme měnit jeho fyzikální veličinu (odpor) v určitém rozsahu, ty se používají k plynulému upravení činnosti dalších částí obvodu – potenciometr nebo odporový trimr (např. nastavení hlasitosti, stmívání svítidel, nastavení teploty apod.), nebo jako senzory teploty (termistor), napětí (varistor), světla (fotorezistor), síly nebo chemických procesů.
Tato součástka bývá často nesprávně označována jako odpor, což ale může vést k nejednoznačnostem kvůli možné záměně se stejnojmennou veličinou (tj. s elektrickým odporem). Pro odlišení se začal používat pojem odporník (dnes velmi zastaralý) a později rezistor. Dnes se pojem odporník používá pro název elektrického přístroje v silové a výkonové elektrotechnice (např. „rozjezdový odporník“ u vozidel elektrické trakce), obvykle se jedná o konstrukční celky poměrně velkých ztrátových výkonů (až megawatty).
Elektrotechnická značka a notace náhled|Schematické značky rezistoru Schematická značka rezistoru není celosvětově sjednocena. Dnes se používají dva standardy značení a to IEC 60617 a ANSI Y32/ IEEE 315 (používá se hlavně v USA a Japonsku). Dříve se používaly také standardy DIN 40900 (v Německu) a AS 1102 (v Austrálii).
Notace Každý rezistor má specifickou hodnotu odporu vyjádřenou v ohmech (Ω). Tuto hodnotu lze zapsat dvěma způsoby a to evropskou notací a americkou notací. Občas se také používá notace pro zápis tolerance a teplotního koeficientu rezistorů. Předpona:Značka:Násobek:Zápis:Příklad: teraT1 000 000 000 000TΩ – teraohm6 800 000 000 000 Ω = 6.8 TΩ gigaG1 000 000 000GΩ – gigaohm3 300 000 000 Ω = 3.3 GΩ megaM1 000 000MΩ – megaohm15 000 000 Ω = 15 MΩ kilok1 000kΩ – kiloohm47 000 Ω = 47 kΩ --1Ω – ohm100 Ω milim0,001mΩ – miliohm0,027 Ω = 27 mΩ mikroµ0,000 001µΩ – mikroohm0,000 082 Ω = 82 µΩnanon0,000 000 001nΩ – nanoohm0,000 000 056 Ω = 56 nΩ
V americké notaci se píše hodnota odporu se znakem ohmu (Ω) na konci. Také se používají předpony, takže 1 000 Ω se zapisuje jako 1 kΩ, atd. (viz tabulka). Všimněte si, že desetinná čárka se zde píše jako tečka, nikoliv čárka. U ohmů se používají standardizované SI předpony. V tabulce jsou předpony, které se většinou používají (normálně nikdy nenarazíte na odpor větší než v TΩ a menší než v nΩ, a třeba deciohmy se nepoužívají).
V Evropě se používá standard IEC 60062. Jeho předchůdce je britský standard BS 1852. Tento standard určuje nejenom způsob, jakým zapisovat hodnoty rezistorů. Určuje i zápis jejich tolerance. Místo desetinné čárky se zde používá písmeno, které zároveň určuje násobek čísla. Například 6k8 je 6.8 kΩ (6 800 Ω). Viz tabulka níže: +Zápis hodnot rezistorůZápis v ohmechAmerický zápisZápis dle normy IEC 600620,22 Ω220 mΩ/ 0.22 ΩR223,9 Ω3.9 Ω3R968 Ω68 Ω68R330 Ω330 Ω330R1 200 Ω1.2 kΩ1k247 000 Ω47 kΩ47k820 000 Ω820 kΩ820k5 600 000 Ω5.6 MΩ5M6 Z tabulky lze zjistit, že až na R se všechny náhrady desetinných čárek shodují se značkou násobku u SI prefixů. Samozřejmě je možné použít i ostatní předpony pro extrémní hodnoty (např. 3G3 – 3.3 GΩ). Dříve se tento standard používal hlavně proto, že tečka oddělující desetinná místa měla tendenci zmizet při kopírování schémat elektrických obvodů
Žádný rezistor není ideální a nemá přesný odpor, proto norma BS1852 zahrnuje také písmena označující toleranci odporu. Takže např. 10K odpor s tolerancí 10 % může mít hodnotu odporu někde mezi 9 a 11kΩ. Nicméně toto dodatečné označení se příliš nepoužívá. Písmena používaná pro zápis tolerance naleznete níže v tabulce: + Zápis tolerancí rezistorů Tolerance Písmeno Příklady: 0,05%A27KA = 27kΩ 0,05% tolerance; 0,1% B 27KB = 27kΩ 0,1% tolerance; 3K9B = 3,9kΩ 0,1% tolerance 0,25% C 27KC = 27kΩ 0,25% tolerance; 0R82C = 0,82Ω 0,25% tolerance 0,5% D 27KD = 27kΩ 0,5% tolerance; 1% F 27KF = 27kΩ 1% tolerance; 2% G 27KG = 27kΩ 2% tolerance; 5% J 27KJ = 27kΩ 5% tolerance; 10% K 27KK = 27kΩ 10% tolerance; 560KK = 560kΩ 10% tolerance 20% M 27KM = 27kΩ 20% tolerance; 12MM = 12MΩ 20% tolerance Poznámka: V době rozšíření drátových rezistorů s tolerancí 5 % se rozšířilo i použití J jako desetinného symbolu. Na starším rezistoru s tolerancí 10 % bylo napsáno např. 2,7/K, na novějším pak 2J7. Mnoho lidí ale tento způsob zápisu používá dodnes, místo R. V návodech se pak lze setkat i s "perlami", jako 4J7/1%.
Ideální a reálný rezistor Ideální rezistor má jediný parametr, tedy svůj odpor, a tento parametr není závislý na jakýchkoliv vnějších vlivech. Podle Ohmova zákona se tedy proud protékající rezistorem s odporem R a přiloženým napětím U rovná:
nebo naopak napěťový úbytek vzniklý na témže rezistoru, kterým protéká proud I:
Výkon daný vztahem:
rezistor promění v teplo, to znamená, že se procházejícím proudem ohřívá. Není-li rezistor používán jako topné odporové těleso, jedná se o ztrátové teplo.
náhled|Náhradní schéma reálného rezistoruReálný rezistor je ovšem vyroben z reálného materiálu vykazujícího elektrický odpor a má určitou geometrii. Z toho vyplývá:
Hodnota jeho odporu je závislá na teplotě. Dokáže v teplo proměnit jen určitý výkon, při větším zatížení, než na které je určen, se zničí přehřátím. Hodnota bývá odlišná od jmenovité, uvedené na pouzdře (při výrobě dochází k nepřesnosti a rozptylu parametrů) Má omezenou elektrickou pevnost, při aplikaci vyššího napětí může dojít k průrazu nebo poškození. Mimo reálný odpor vykazuje také sériovou indukčnost a paralelní kapacitu (viz náhradní schéma). Tyto parazitní veličiny se znatelně projevují až při vyšších frekvencích procházejícího proudu. Při velmi vysokých frekvencích na něm navíc dochází k tzv. skin efektu. Rezistor vykazuje elektrický šum. Podle materiálu použitého k výrobě je hodnota odporu závislá i na přiloženém napětí
Parametry udávané u rezistorů odpor v ohmech. Hodnoty běžně vyráběných rezistorů jsou odvozeny z řad vyvolených čísel E12, E24 nebo E96. Ty se násobí mocninami desítky (… 0,1; 1; 10; 100; …). Nejpoužívanější je řada E24, která obsahuje následujících 24 hodnot: 1,0; 1,1; 1,2; 1,3; 1,5; 1,6; 1,8; 2,0; 2,2; 2,4; 2,7; 3,0; 3,3; 3,6; 3,9; 4,3; 4,7; 5,1; 5,6; 6,2; 6,8; 7,5; 8,2; 9,1 Běžné hodnoty se pohybují od 1 Ω do 10 MΩ, neobvyklé ale nejsou ani desetiny a setiny ohmu. Tolerance hodnoty odporu v procentech Typické hodnoty: 5 %, 1 % a 0,1 %. Ostatní tolerance se již téměř nevyrábějí. Jmenovitý výkon () – maximální elektrický příkon, který může rezistor trvale spotřebovávat (měnit na tepelný výkon). Nejčastější hodnota u vývodového rezistoru: 0,6 W Typický rozsah u SMD rezistorů: 30–125 mW Výrobci mívají v katalogových listech graf poklesu výkonu podle okolní teploty () Teplotní koeficient odporu, také teplotní součinitel elektrického odporu (; TCR) – Výrobcem garantovaná maximální závislost odporu na teplotě Přesné rezistory mívají ±10 až 50 ppm/K, dají se sehnat i 2 a méně. Běžně používané rezistory mívají ±50 ppm/K Výkonové a nejlevnější běžná provedení mají i nad ±200 ppm/K ppm jsou "milionová procenta" ppm/K = ppm/°C jmenovité napětí () – maximální napětí ve voltech Maximální napětí mezi vývody, na které je dané provedení rezistoru konstruováno. Ve stejném provedení ale mohou být rezistory od nulového, až po megaohmy. Toto napětí je použitelné jen pro rezistory, které mají dostatečně velký odpor na to, aby při něm nebyly výkonově, nebo proudově přetížené. Toto napětí bývá zároveň i izolační napětí vůči okolí. Typické hodnoty: 150 a 300 V. Malá SMD pouzdra mají méně, nejmenší pod 30 V. Další hodnoty, které nebývají uvedeny u všech rezistorů: střední doba bezporuchového chodu (; MTBF) – také střední doba mezi poruchami (), parazitní indukčnost, parazitní kapacita, proudový šum, graf impulzní zatížitelnosti, graf statistického rozložení hodnot a další grafy. Katalogové údaje mohou mít jednu, nebo i několik desítek stránek.
Šum rezistorů thumb|THD rezistor vyrobený v Mexiku Rezistory, jako všechny součástky, produkují šum. Hlavní vlastností šumu je náhodnost a z ní plynoucí široké kmitočtové spektrum. Proto se úroveň šumu obvykle uvádí formou spektrální hustoty. Rezistor produkuje šumový výkon, ale ve většině aplikací potřebujeme proud, nebo napětí. Protože ve vzorci pro výkon tyto veličiny vystupují ve 2. mocnině, je napětí, nebo proud, úměrný odmocnině výkonu. Výsledkem jsou tyto obvyklé jednotky spektrální hustoty (spectral density) šumu:
Efektivní šumové napětí na odmocninu z Hz:
Efektivní šumový proud na odmocninu z Hz:
Některé šumy jsou úměrné procházejícímu proudu a tedy i napětí na rezistoru. Jejich úroveň se obvykle vyjadřuje jako poměr šumu vůči užitečné veličině. Obvyklé jednotky:
nV/V, nebo výkonové dB, tedy , kde 0 dB = 1 µV/V
Základní druhy šumů produkovaných rezistory jsou tyto: Tepelný šum (Johnsonův, Johnsonův–Nyquistův, Nyquistův) – tepelný šum je způsobovaný stochastickým charakterem pohybu elektronů. Tomuto šumu se nelze nijak vyhnout, lze ho pouze minimalizovat vhodnou volbou hodnoty. Závisí na velikosti odporu a teplotě:
Kde kB je Boltzmanova konstanta v J/K, T je absolutní teplota v K a R je odpor v Ω.
Například rezistor 1 kΩ při teplotě 300 K (cca 27 °C) produkuje šum:
Při šířce pásma 10 kHz tak dostaneme 400 nV RMS, případně po zvětšení odporu na 100 kΩ vyjdou 4 µV.
Proudový šum (current noise) – šum produkovaný elektrony v souvislosti s procházejícím proudem. Jeho hodnota závisí na proudu a liší se u různých typů rezistorů. Pokud máme např. odporový dělič ze stejných rezistorů, majících 1 µV/V, který je napájen napětím 10 V, na jeho výstupu dostaneme šumové napětí 5 µV.
Impulzní šum (anglicky , také , , RTN, RTS nebo ) – šum produkovaný náhodným spojováním a rozpojováním zrn odporového materiálu. Má přibližně obdélníkový, nebo schodovitý průběh a může připomínat zvuk výroby popcornu. Charakteristický pro uhlíkové rezistory, v menší míře produkován i metaloxidovými.
Konstrukce rezistoru náhled|Odporová dekáda "KURBELWIDERSTAND", z bývalého Východního Německa. Kombinací velmi přesných dekadických ohmických hodnot umožňuje laboratorní měření s malými absolutními chybami. Rezistory mohou být konstruovány různým způsobem: Drátové – nejstarší typ, jehož základem je vodič s požadovanou hodnotou odporu, které lze dosáhnout použitím látky s určitou rezistivitou, určitou délkou a průřezem vodiče. Kvůli úspoře místa se dlouhý drát obvykle navíjí kolem izolačního tělíska, zpravidla keramického. Touto technologií se již vyrábí zanedbatelné procento rezistorů, zpravidla malé hodnoty a velké výkony. Vrstvové – Vyrábí se nanesením vodivé vrstvy na izolační tělísko a vyfrézováním drážky pro zvýšení odporu. Tato technologie je v současnosti nejpoužívanější. Dále je dělíme dle použité vodivé hmoty: Uhlíkové – Nejstarší typ. Vrstva je uhlíková. Snadno se dosahuje vysokých hodnot, špatně nízkých. Vysoký šum, špatná dlouhodobá stabilita, nízká pracovní teplota. Dnes se obvykle považují za zastaralé. Metalizované – Vrstva je vytvořena vakuovým napařením kovu. Mnohem lepší parametry než uhlíkové. Metaloxidové – Vrstva je vytvořena z oxidu kovu. Vyšší stabilita, tepelná odolnost a impulzní zatížitelnost než metalizované. Možnost dosažení velmi vysokých hodnot (desítky GΩ v pouzdře 0805).