Рези́стор або о́пір (від — опираюся) — пасивний елемент електричного кола, призначений для використання його електричного опоруДСТУ 2382-94 Резистори. Терміни та визначення.. Основною характеристикою резистора є величина його електричного опору. Для випадку лінійної характеристики, значення електричного струму крізь резистор в залежності від електричної напруги, описується законом Ома.
Загальний опис Резистори належать до електронних компонентів, що застосовуються в схемах електротехніки та електроніки для обмеження сили струму та розподілу напруги. Резистори — найпоширеніші пасивні компоненти електронної апаратури, що використовуються як навантаження, споживачі та подільники в колах живлення, як елементи фільтрів, шунти, в колах формування імпульсів тощо.
Основні параметри резисторів Резистори характеризують номінальним значенням електричного опору (від частин Ома до 1000 ГОм), прийнятним відхиленням від нього (0,001…20 %), максимальною потужністю розсіювання (від сотих часток Вт до декількох сотень Вт), граничною електричною напругою та температурним коефіцієнтом електричного опору.
Класифікація резисторів Залежно від призначення, резистори діляться на дві групи: резистори загального призначення та резистори спеціального призначення, до яких належать: високоомні резистори, високовольтні резистори, високочастотні резистори та прецизійні резистори.
За видом резистивного матеріалу резистори класифікуються на:
дротяні резистори (найдавніші) — відрізок дроту з високим питомим опором, намотаний на неметалевий каркас. Можуть мати значну паразитну індуктивність; плівкові металеві резистори — тонка плівка металу з високим питомим опором, напилена на керамічне осердя, на кінці якого вдягнуті металеві ковпачки з дротяними виведеннями. Це найпоширеніший тип резисторів; металофольгові резистори — як резистивний матеріал використовується тонка металева стрічка; вуглецеві резистори — бувають плівковими і об'ємними. Використовують високий питомий опір графіту; напівпровідникові резистори — використовують опір слабколегованого напівпровідника. Ці резистори можуть бути як лінійними, так і мати значну нелінійність вольт-амперної характеристики. В основному використовуються в складі інтегральних мікросхем, де інші типи резисторів застосувати важче.
За характером зміни опору резистори поділяються на:
резистори сталого опору; регульовані резистори змінного опору (потенціометри); підлаштовні резистори змінного опоруГОСТ 10318-80 Резисторы переменные. Основные параметры.
За видом монтажу резистори бувають:
для навісного монтажу, з дротяними виводами (); для поверхневого монтажу (); комбінації резисторів в одному загальному блоці, зазвичай мініатюрного виконання (збірки, мікромодулі, матриці, мікросхеми).
За видом вольт-амперної характеристики:
лінійні резистори; нелінійні (напівпровідникові) резистори: варистори — опір залежить від прикладеної напруги; терморезистори — опір залежить від температури; фоторезистори — опір залежить від освітленості; тензорезистори — опір залежить від деформації резистора; магніторезистори — опір залежить від величини напруженості магнітного поля.
Характеристики
Основною характеристикою резисторів є електричний опір . Електричний опір вимірюється в Омах (на честь фізика Георг Симон Ом
Ом (Ω), Назва розмірності Позначення українське Позначення міжнародне Величина, Ом мікроОм мкОм μΩ міліОм мОм mΩОмОмΩ кілоОм кОм kΩ МегаОм МОм MΩ ГігаОм ГОм GΩ
Для резистора з електричним опором при проходженні струму із силою спад напруги на ньому складає:
.
Потужність , що розсіюється на резисторі, дорівнює
. Крім номінального значення опору, для резисторів важливі такі характеристики як допуск, номінальна потужність розсіювання, електрична міцність, температурний коефіцієнт опору, рівень шумів, стабільність резисторів (стійкість до старіння).
Допуск
Допуском () називають встановлені для даної сукупності резисторів граничні відхилення від номінальної величини опору. Сучасні резистори мають такі значення допусків: ±0.01 % ±0.1 % ±0.02 % ±0.2 % ±0.05 % ±0.5 % ±0.25 % ±1 % ±2 % ±5 % ±10 %
Номінальна потужність розсіювання
У будь-який момент потужність P (ват), що споживається резистором з опором R (Ом), обчислюється як: , де V (вольт) — напруга на резисторі, а I (ампер) — струм, що протікає через нього. Ця потужність перетворюється на тепло, яке повинно розсіюватися корпусом резистора до того, як його температура підвищиться до критичної. Номінальна потужність розсіювання () визначає максимальну безперервну потужність, яку резистор може розсіювати без деградації або виходу з ладу. Ця специфікація представляє теплову межу, до якої компонент підтримує стабільні значення опору та структурну цілісність. Дискретні резистори в електронних системах зазвичай мають потужність 1/10, 1/8 або 1/4 Вт. Зазвичай вони поглинають набагато менше, ніж 1 Вт. Резистори, необхідні для розсіювання значної кількості енергії, особливо що використовуються в джерелах живлення, схемах перетворення потужності та підсилювачах потужності, переважно називають резисторами живлення; це означення не застосовується для резисторів з номінальною потужністю менше 1 Вт. Якщо середня потужність, що розсіюється резистором, перевищує його потужність, резистор може почати пошкоджуватися, постійно змінюючи свій опір. Надмірне розсіювання потужності може підвищити температуру резистора до точки, коли він може спалити друковану плату або сусідні компоненти, чи навіть спричинити пожежу. Є вогнестійкі резистори, які виходять з ладу перш ніж вони небезпечно перегріються.
SMD корпус Розміри Розміри Потужність дюйм mm дюйм Вт 2512 6.3 x 3.2 0.25 x 0.125 1 Вт 2010 5.0 x 2.5 0.20 x 0.10 1/2 Вт 1812 4.5 x 3.2 0.18 x 0.125 1/3 Вт 1210 3.2 x 2.5 0.125 x 0.10 1/4 Вт 1206 3.2 x 1.6 0.12 x 0.06 1/8 Вт 0805 2.0 x 1.3 0.08 x 0.05 1/10 Вт 0603 1.6 x 0.8 0.06 x 0.03 1/16 Вт 0402 1.0 x 0.5 0.04 x 0.02 1/16 Вт 0201 0.6 x 0.3 0.02 x 0.01 1/20 Вт
Електрична міцність
Електричною міцністю резистора називають максимальну робочу напругу, яку короткочасно прикладають до виводів резистора без порушення його працездатності.
Температурний коефіцієнт опору
Температурний коефіцієнт опору резистора (TKR або a) визначається зміною величини опору резистора за зміни його температури на 1°С. Опір металевих і дротяних резисторів залежить від температури. При цьому залежність від температури практично лінійна , оскільки коефіцієнти 2-го й 4-го порядку достатньо малі і при звичайних вимірах ними можна знехтувати. Коефіцієнт — називають температурним коефіцієнтом опору. Така залежність опору від температури дозволяє використовувати резистори як термометри. Опір напівпровідникових резисторів може залежати від температури сильніше, можливо, навіть експоненційно, за законом Арреніуса, однак у практичному діапазоні температур і цю експоненційну залежність можна замінити лінійною.
Рівень шумів резистора
Навіть ідеальний резистор за температури вище абсолютного нуля є джерелом шуму. Це випливає з фундаментальної флуктуативно-дисипативної теореми (у застосуванні до електричних кіл це твердження відоме також як теорема Найквіста). При істотно меншій частоті, ніж (де — стала Больцмана, — абсолютна температура, — стала Планка) спектр теплового шуму рівномірний («білий шум»), спектральна густина шуму (перетворення Фур'є від корелятора напруг шуму) , де . Видно, що чим більший опір, тим більша ефективна напруга шуму, а також, що ефективна напруга шуму пропорційна квадратному кореню з температури. Навіть при абсолютному нулі температур у резисторів, складених з квантових точкових контактів буде шум, який зумовлений Фермі-статистикою. Однак такий шум усувається шляхом послідовного та паралельного приєднання кількох контактів. Рівень шуму реальних резисторів вищий. В шумі реальних резисторів також завжди присутня складова, інтенсивність якої пропорційна оберненій частоті, тобто 1/f шум або «рожевий шум». Цей шум виникає з кількох причин, одна з головних — перезарядження іонів домішок, на яких локалізовані електрони. Шуми резисторів виникають за рахунок проходження в них струму. У змінних резисторах є так звані «механічні» шуми, що виникають при роботі рухомих контактів.
Стабільність резистора
Стабільність резисторів характеризується зміною величини опору внаслідок впливу як зовнішніх (вологості, температури), так і внутрішніх (фізикохімічних процесів в провідному шарі) факторів. Ці зміни можуть бути як оборотними (властивості резисторів відновлюються при припиненні дії чинника), так і незворотними (властивості резисторів не відновлюються). Одним з сильнодіючих чинників, що впливають на стабільність резисторів, є вологість, що викликає як оборотні, так і необоротні зміни опору. Стабільність резисторів до дії вологи оцінюється коефіцієнтом вологостійкості, що виражає відносну зміну величини опору резистора в умовах підвищеної вологості, в порівнянні з величиною опору в нормальних умовах за певний період часу.
Старіння резистора
Старіння резисторів характеризується зміною величини опору резистора від часу і відбувається як під час зберігання, так і при експлуатації. Причинами старіння є локальні перегріви резистивного елементу, електролітичні процеси, процеси деструкції матеріалів під дією електричного поля, нагрівання і несприятливих впливів навколишнього середовища (вологості, хімічного забруднення, сонячного світла та ін.).
Позначення резисторів на принципових електричних схемах Умовні графічні позначення резисторів на принципових електричних схемах регламентуються ГОСТ 2.728-74ГОСТ 2.728-74 Единая система конструкторской документации. Обозначения условные графические в схемах. Резисторы, конденсаторы. Згідно з ним постійні резистори залежно від виду і потужності, позначаються так:
|- align = "center"
|- align = "center" | | Потенціометр |- align = "center"
|- align = "center" | Резистор | | Змінний резистор
Позначенняза ГОСТ 2.728-74ОписПостійний резистор без вказання номінальної потужності розсіюванняПостійний резистор з номінальною потужністю розсіювання 0,05 ВтПостійний резистор з номінальною потужністю розсіювання 0,125 ВтПостійний резистор з номінальною потужністю розсіювання 0,25 ВтПостійний резистор з номінальною потужністю розсіювання 0,5 ВтПостійний резистор з номінальною потужністю розсіювання 1 ВтПостійний резистор з номінальною потужністю розсіювання 2 ВтПостійний резистор з номінальною потужністю розсіювання 5 ВтПостійний резистор з номінальною потужністю розсіювання 10 Вт
За ГОСТ 2.710-81ГОСТ 2.710-81 Единая система конструкторской документации. Обозначения буквенно-цифровые в электрических схемах резистор, змінний резистор, потенціометр, варистор, терморезистор на електричних схемах позначаються літерою R. Наприклад: R2.
Види з'єднань резисторів Докладніше дивіться: Послідовне і паралельне з'єднання провідників
Послідовне з'єднання резисторів При з'єднанні резисторів послідовно їх еквівалентною схемою буде резистор з опором, рівним сумі опору окремих резисторів:
Паралельне з'єднання резисторів При паралельному з'єднанні резисторів обернена величина еквівалентного опору (провідність) дорівнює сумі обернених величин усіх опорів (провідностей).
Змішане з'єднання резисторів Схема складається з двох паралельно з'єднаних блоків, один з них складається з послідовно з'єднаних резисторів та загальним опором , інший — з резистора ; загальна провідність буде становити . Таким чином загальний опір можна обчислити за рівнянням .
Маркування резисторів