Vad är ett motstånd och vad är det till för?

Motstånd är bland de mest använda elementen inom elektronik. Detta namn har länge gått utanför den snäva ramen för radioamatörernas terminologi. Och för alla som är åtminstone lite intresserade av elektronik bör termen inte orsaka missförstånd.

 

Vad är ett motstånd

Den enklaste definitionen är följande: ett motstånd är ett element i en elektrisk krets som motstår strömmen som flyter genom den. Namnet på elementet kommer från det latinska ordet "resisto" - "I resist", radioamatörer kallar ofta denna del på det sättet - motstånd.

Tänk på vad motstånd är, vad motstånd är till för. Svaren på dessa frågor innebär förtrogenhet med den fysiska innebörden av de grundläggande begreppen inom elektroteknik.

För att förklara principen för driften av motståndet kan du använda analogin med vattenrör.Om på något sätt flödet av vatten i röret hindras (till exempel genom att minska dess diameter), kommer det inre trycket att öka. Genom att ta bort barriären minskar vi trycket. Inom elektroteknik motsvarar detta tryck spänning - genom att försvåra flödet av elektrisk ström ökar vi spänningen i kretsen, minskar motståndet och sänker spänningen.

Genom att ändra diametern på röret kan du ändra hastigheten på vattenflödet, i elektriska kretsar, genom att ändra motståndet, kan du justera strömstyrkan. Resistansvärdet är omvänt proportionellt mot elementets konduktivitet.

Egenskaperna hos resistiva element kan användas för följande ändamål:

• omvandling av ström till spänning och vice versa;
• begränsa strömmen för att erhålla dess specificerade värde;
• skapande av spänningsdelare (till exempel i mätinstrument);
• lösa andra speciella problem (till exempel minska radiostörningar).

För att förklara vad ett motstånd är och varför det behövs kan du använda följande exempel. Glödet från den välbekanta lysdioden uppstår vid låg strömstyrka, men dess eget motstånd är så litet att om lysdioden placeras direkt i kretsen, kommer strömmen som flyter genom den att överskrida de tillåtna parametrarna även vid en spänning på 5 V. av delen. Från en sådan belastning kommer lysdioden omedelbart att misslyckas. Därför ingår ett motstånd i kretsen, vars syfte i detta fall är att begränsa strömmen till ett givet värde.

Alla resistiva element är passiva komponenter i elektriska kretsar, till skillnad från aktiva, ger de inte energi till systemet, utan förbrukar det bara.

Efter att ha tagit reda på vad motstånd är, är det nödvändigt att överväga deras typer, beteckning och märkning.

Typer av motstånd

Typerna av motstånd kan delas in i följande kategorier:

1. Oreglerad (permanent) - tråd, komposit, film, kol, etc.
2. Justerbar (variabler och trimmers). Trimmermotstånd är utformade för att ställa in elektriska kretsar. Element med variabelt motstånd (potentiometrar) används för att justera signalnivåer.

En separat grupp representeras av halvledarresistiva element (termistorer, fotoresistorer, varistorer, etc.)

Resistors egenskaper bestäms av deras syfte och ställs in under tillverkningen. Bland nyckelparametrarna:

1. Bedömt motstånd. Detta är huvudkaraktäristiken för elementet, mätt i ohm (Ohm, kOhm, MΩ).
2. Tillåten avvikelse i procent av det specificerade nominella motståndet. Betyder den möjliga spridningen av indikatorn, bestäms av tillverkningstekniken.
3. Effektförlust är den maximala effekt som ett motstånd kan avleda under långvarig belastning.
4. Motståndstemperaturkoefficienten är ett värde som visar den relativa förändringen i motståndet hos ett motstånd med en temperaturförändring på 1 °C.
5. Begränsa driftspänningen (elektrisk styrka). Detta är den maximala spänningen vid vilken delen behåller de deklarerade parametrarna.
6. Brusegenskaper - graden av distorsion som införs av motståndet i signalen.
7. Fuktbeständighet och värmebeständighet - de maximala värdena för luftfuktighet och temperatur, vars överskott kan leda till fel på delen.
8. Spänningsfaktor. Ett värde som tar hänsyn till motståndets beroende av den pålagda spänningen.

Användningen av motstånd i mikrovågsområdet ger vikt åt ytterligare egenskaper: parasitisk kapacitans och induktans.

Halvledarmotstånd

Dessa är halvledarenheter med två ledningar, som har ett beroende av elektriskt motstånd på omgivningens parametrar - temperatur, belysning, spänning etc. För tillverkning av sådana delar används halvledarmaterial dopad med föroreningar, vars typ bestämmer konduktivitetens beroende av yttre påverkan.

Det finns följande typer av resistiva halvledarelement:

1. Linjemotstånd. Tillverkat av ett lätt legerat material, har detta element ett lågt motståndsberoende på yttre påverkan i ett brett spektrum av spänningar och strömmar; det används oftast vid tillverkning av integrerade kretsar.
2. En varistor är ett element vars resistans beror på styrkan hos det elektriska fältet. Denna egenskap hos varistorn bestämmer omfattningen av dess tillämpning: att stabilisera och reglera de elektriska parametrarna för enheter, för att skydda mot överspänning och för andra ändamål.
3. Termistor. Denna typ av icke-linjära resistiva element har förmågan att ändra sitt motstånd beroende på temperatur. Det finns två typer av termistorer: termistorn, vars resistans minskar med temperaturen, och termistorn, vars resistans ökar med temperaturen. Termistorer används där konstant kontroll över temperaturprocessen är viktig.
4. Fotoresistor. Motståndet hos denna enhet ändras under påverkan av ett ljusflöde och beror inte på den applicerade spänningen.Bly och kadmium används i tillverkningen, i ett antal länder var detta skälet till att man vägrade använda dessa delar av miljöskäl. Idag är fotoresistorer sämre efterfrågade än fotodioder och fototransistorer som används i liknande noder.
5. Töjningsmätare. Detta element är utformat på ett sådant sätt att det kan ändra sitt motstånd beroende på yttre mekanisk verkan (deformation). Det används i enheter som omvandlar mekanisk verkan till elektriska signaler.

Sådana halvledarelement som linjära motstånd och varistorer kännetecknas av en svag grad av beroende av yttre faktorer. För töjningsmätare, termistorer och fotoresistorer är egenskapernas beroende av stöten starkt.

Halvledarmotstånd på diagrammet indikeras med intuitiva symboler.

Motstånd i kretsen

På ryska kretsar betecknas element med konstant motstånd vanligtvis som en vit rektangel, ibland med bokstaven R ovanför den. På främmande kretsar kan du hitta beteckningen på ett motstånd i form av en "zigzag" -ikon med en liknande bokstav R på toppen. Om någon parameter i delen är viktig för enhetens funktion, är det vanligt att ange det på diagrammet.

Kraft kan indikeras med ränder på en rektangel:

• 2 W - 2 vertikala linjer;
• 1 W - 1 vertikal linje;
• 0,5 W - 1 längsgående linje;
• 0,25 W - en sned linje;
• 0,125 W - två sneda linjer.

Det är tillåtet att ange effekten på diagrammet med romerska siffror.

Beteckningen på variabla motstånd kännetecknas av närvaron av en extra linje med en pil ovanför rektangeln, som symboliserar möjligheten till justering, siffrorna kan indikera stiftnumreringen.

Halvledarmotstånd indikeras med samma vita rektangel, men överstruken med en sned linje (förutom fotoresistorer) med en bokstav som indikerar typen av kontrollåtgärd (U - för en varistor, P - för en töjningsmätare, t - för en termistor ). Fotoresistorn indikeras av en rektangel i en cirkel, mot vilken två pilar pekar, som symboliserar ljus.

Parametrarna för motståndet beror inte på frekvensen av den strömmande strömmen, vilket innebär att detta element fungerar lika i DC- och AC-kretsar (både låga och höga frekvenser). Ett undantag är trådlindade motstånd, som i sig är induktiva och kan förlora energi på grund av strålning vid höga frekvenser och mikrovågsfrekvenser.

Beroende på kraven på egenskaperna hos den elektriska kretsen kan motstånd kopplas parallellt och i serie. Formlerna för att beräkna den totala resistansen för olika kretsanslutningar är signifikant olika. När det är seriekopplat är det totala motståndet lika med den enkla summan av värdena för de element som ingår i kretsen: R \u003d R1 + R2 + ... + Rn.

Vid parallellkoppling, för att beräkna det totala motståndet, är det nödvändigt att lägga till ömsesidiga värden på elementen. Detta kommer att resultera i ett värde som också är motsatsen till det sista: 1/R = 1/R1+ 1/R2 + ... 1/Rn.

Den totala resistansen hos parallellkopplade motstånd kommer att vara mindre än den minsta av dem.

Valörer

Det finns standardresistansvärden för resistiva element, kallat "nominellt motståndsintervall". Tillvägagångssättet för att skapa denna serie är baserat på följande övervägande: steget mellan värdena ska täcka den tillåtna avvikelsen (fel). Exempel - om värdet på elementet är 100 ohm och toleransen är 10%, kommer nästa värde i serien att vara 120 ohm.Ett sådant steg gör det möjligt att undvika onödiga värden, eftersom angränsande valörer, tillsammans med felspridningen, praktiskt taget täcker hela intervallet av värden mellan dem.

Producerade motstånd kombineras till serier som skiljer sig i toleranser. Varje serie har sin egen nominella serie.

Skillnader mellan serier:

• E 6 - tolerans 20%;
• E 12 - tolerans 10%;
• E 24 - tolerans 5% (ibland 2%);
• E 48 - tolerans 2%;
• E 96 - tolerans 1%;
• E 192 - 0,5 % tolerans (ibland 0,25 %, 0,1 % och lägre).

Den mest använda E 24-serien innehåller 24 motståndsvärden.

Märkning

Storleken på det resistiva elementet är direkt relaterat till dess spridningskraft, ju högre den är, desto större dimensioner på delen. Om det är lätt att ange något numeriskt värde på diagrammen, kan märkningen av produkter vara svår. Miniatyriseringstrenden inom elektroniktillverkning driver behovet av mindre och mindre komponenter, vilket ökar komplexiteten i både att skriva information på förpackningen och läsa den.

För att underlätta identifieringen av motstånd i den ryska industrin används alfanumerisk märkning. Motstånd indikeras enligt följande: siffrorna anger det nominella värdet, och bokstaven placeras antingen bakom siffrorna (vid decimalvärden) eller framför dem (för hundratals). Om värdet är mindre än 999 ohm, tillämpas siffran utan bokstav (eller så kan bokstäverna R eller E stå). Om värdet anges i kOhm, så sätts bokstaven K bakom siffran, bokstaven M motsvarar värdet i MΩ.

Klassificeringen av amerikanska motstånd indikeras med tre siffror. De två första av dem antar valören, den tredje - antalet nollor (tiotal) som läggs till värdet.

Vid robottillverkning av elektroniska komponenter hamnar de applicerade symbolerna ofta på sidan av den del som är vänd mot tavlan, vilket gör det omöjligt att läsa informationen.

Färgkodning

För att säkerställa att information om parametrarna för delen förblir läsbar från vilken sida som helst, används färgmarkering, medan färgen appliceras i ringformiga ränder. Varje färg har sitt eget numeriska värde. Ränderna på detaljerna placeras närmare en av slutsatserna och läses från vänster till höger från den. Om det på grund av delens lilla storlek är omöjligt att flytta färgmarkeringen till en slutsats, görs den första remsan 2 gånger bredare än resten.

Element med ett tillåtet fel på 20 % indikeras med tre linjer, för ett fel på 5-10 % används 4 linjer. De mest exakta motstånden indikeras med 5-6 linjer, de första 2 av dem motsvarar delens klassificering. Om det finns 4 banor, så indikerar den tredje decimalmultiplikatorn för de två första banorna, den fjärde raden betyder noggrannhet. Om det finns 5 band, är den tredje av dem den tredje valören, den fjärde är graden av indikatorn (antalet nollor) och den femte är noggrannheten. Den sjätte raden betyder temperaturkoefficienten för motstånd (TCR).

Vid fyrrandsmärkning kommer alltid guld- eller silverränderna sist.

Alla tecken ser komplicerade ut, men förmågan att snabbt läsa markeringarna kommer med erfarenhet.

Liknande artiklar: