Резистор — це пасивний елемент електричних ланцюгів із постійним або змінним опором. Його основне призначення — перетворення сили струму в напругу, обмеження струму, поглинання електроенергії та виконання інших завдань. Резистори є компонентами майже всіх електронних і електричних пристроїв.
Принцип роботи резистора ґрунтується на законі Ома, згідно з яким опір залежить від значень напруги та сили струму, що проходить через елемент. Використовуючи резистори відповідних номіналів, можна коригувати значення напруги й сили струму. Струм, який рухається по ланцюгу, проходить через резистор і уповільнюється.
Основні технічні характеристики резисторів
При виборі резистора враховують три основні параметри:
- Номінальний опір — вказується в омах (Ом), наприклад, 1 кОм (1000 Ом) або 1 МОм (1000 кОм).
- Допустима розсіювана потужність — максимальна потужність, яку деталь може розсіяти при тривалій експлуатації.
- Клас точності — показує, наскільки реальний опір може відхилятися від номінального. Наприклад, допустиме відхилення може бути 5% чи 10%.
Додаткові параметри, що також можуть бути важливими: максимальна робоча напруга, стійкість до температури й вологи, рівень шуму, паразитна ємність та індуктивність. Останні є критичними для високочастотного обладнання.
Типи резисторів
За характером зміни опору
Постійні резистори
У таких резисторах величина опору залишається незмінною (хоча можливі незначні коливання через перепади температур).
Змінні резистори
Показники опору в цих резисторах можуть змінюватися в певних межах, але лише примусово, а не самостійно. Наприклад, обертання ручки радіопристрою або переміщення повзунка дозволяє збільшити чи зменшити звук, що відбувається завдяки зміні опору в ланцюзі.
Існує кілька видів змінних резисторів:
- Підлаштовувані. Для зміни опору використовується гвинт. Діапазон регулювання зазвичай не дуже великий. Використовуються для точного налаштування параметрів різних пристроїв під час їх монтажу, ремонту або виконання інших процедур. Традиційні моделі мають регулятор під викрутку (хоча в сучасних резисторах він може бути відсутнім). Підлаштовувані елементи призначені для періодичного використання і мають ресурс приблизно 1000 переміщень.
- Регульовані. У цих резисторів діапазон можливого опору ширший. Такі резистори потрібні для регулювання гучності, частоти тощо. Вони мають ресурс понад 5000 переміщень.
За способом керування змінні резистори в основному поділяються на дві категорії:
- Поворотні. Провідний елемент має форму кільця, яке обертається регулювальним механізмом за допомогою спеціальної ручки. Розрізняють однообертні та багатообертні резистори.
- Повзункові. Регулювання опору здійснюється не ручкою, а спеціальним повзунком. Його переміщення в один або інший бік дозволяє зменшувати чи збільшувати навантаження в ланцюзі.
SMD (Surface Mount Device) резистори
Це резистивний компонент, призначений для поверхневого монтажу на друкованих платах. Він має компактні розміри та складається з керамічної підкладки, на яку нанесений резистивний шар. Сила опору визначається формою і товщиною цього шару, а точність досягається за допомогою лазерного підрізання. SMD-резистори широко застосовуються в сучасній електроніці завдяки своїй мініатюрності, високій надійності та зручності монтажу. Розшифрувати величину опора таких резисторів по значенню на корпусі можна за допомогою калькулятора маркування SMD резисторів.
Що таке потенціометр
Потенціометр – це змінний резистор, призначений для поділу електричної напруги. Механічні регулятори напруги мають рухомий контакт. Також сьогодні виробляються цифрові потенціометри, які не мають рухомих компонентів (опір регулюється програмно).
Що таке реостат
Реостат – це змінний резистор, який призначений для регулювання сили струму в ланцюзі. Він дозволяє обмежувати струм у обмотках збудження електронних пристроїв, які працюють на постійному струмі. Це допомагає вирівнювати значні перепади електричного струму, усувати динамічні перевантаження, що можуть призводити до виходу обладнання з ладу.
Більшість змінних резисторів можуть виконувати функції як потенціометра, так і реостата. Різниця полягає лише у способі підключення:
- Потенціометр підключається паралельно.
- Реостат – послідовно.
За видом вольт-амперної характеристики
Особливості роботи резистора в електричному ланцюзі можна описати його електричними параметрами. Одним із ключових параметрів пристрою є його вольт-амперна характеристика, тобто залежність між напругою та силою струму, що проходить через резистор. Залежно від цього показника виділяють два типи елементів:
- Лінійні резистори. У таких резисторах опір не змінюється при зміні напруги чи сили струму.
- Нелінійні резистори (часто їх називають напівпровідниковими). У таких резисторах опір змінюється під дією керувальних чинників: напруги, сили струму тощо. Наприклад, у вимкненій лампі розжарювання опір у 10-15 разів менший, ніж при її роботі в режимі освітлення.
Основні види нелінійних резисторів:
- Варистор. Це електронний компонент, опір якого змінюється при зміні напруги в ланцюзі. Використовується в генераторах та іншому обладнанні для стабілізації напруги, захисту від перенапруг, регулювання підсилення, перетворення частоти та напруг.
- Терморезистор (або термістор). У цьому компоненті опір змінюється зі зміною температури. Розрізняють пристрої з негативним і позитивним температурним коефіцієнтом опору.
- Магніторезистор. Опір змінюється залежно від характеристик магнітного поля.
- Аудіорезистор. Опір у ланцюзі залежить від рівня звуку в системі, де використовується цей компонент.
- Фоторезистор. Електричний опір змінюється під впливом електромагнітних хвиль. Ці хвилі можуть випромінюватися в будь-якому діапазоні — від інфрачервоного до рентгенівського або гамма-випромінювання.
- Тензорезистор. У цьому компоненті опір змінюється при деформації елемента. У складі спеціальних пристроїв (тензодатчиків) використовується для оцінки механічних пошкоджень різних механізмів.
За видом провідних елементів
Проволочні резистори
Використовуються в колах постійного струму. На корпусі цих резисторів є один або два шари тонкого дроту, виготовленого з ніхрому, нікеліну або інших матеріалів із високим електричним опором. Завдяки високому питомому опору таких дротів можна створювати компактні резистори. Товщина дроту залежить від сили струму, що проходитиме через резистор.
Для захисту від пошкоджень елемент покривається спеціальним лаком. Тип ізоляції впливає на термостійкість, електричну міцність і зовнішній діаметр дроту. Чим товстіший дріт, тим більшим має бути шар ізоляції, що підвищує міцність. Найчастіше проволочні резистори виготовляють з ізоляцією зі звичайної, високоміцної або термостійкої емалі.
Проволочні резистори мають більшу стабільність порівняно з непроволочними, підходять для використання при високих температурах і витримують значні навантаження. Однак їхнє виробництво складніше, тому вартість таких елементів вища. Вони малоефективні в обладнанні, що працює на частотах 1-2 МГц. Це пояснюється великою ємністю та індуктивністю, які починають проявлятися вже при частотах у кілька кілогерц. Через це проволочні резистори найчастіше застосовуються в колах постійного струму або на низьких частотах.
Непроволочні резистори
У цих резисторах замість металевого дроту використовуються інші електротехнічні матеріали, такі як провідні плівки, порошкові суміші тощо.
Такі деталі відрізняються компактністю та низькою ціною. Їх можна застосовувати у високочастотному обладнанні (до 10 ГГц). Основний недолік – недостатня стабільність: опір може змінюватися залежно від температури, вологості, механічних навантажень та інших чинників. Попри це, непроволочні резистори є більш затребуваними, ніж проволочні.
Плівкові резистори
Це найпоширеніший вид непроволочних провідників, тому розглянемо їх детальніше. На поверхню таких резисторів наноситься тонка плівка на основі металу або сплаву з високим електричним опором. Плівка розташовується на ізоляційній основі, а в контактних зонах перекривається низькоомною металевою плівкою. Номінальний опір формується шляхом складання опору контактних зон і резистивної плівки.
Плівкові резистори поділяються на:
- Тонкоплівкові: металодіелектричні, металлооксидні, металізовані з композиційним шаром, вуглецеві й боро-вуглецеві.
- Товстоплівкові: лакосажеві, лакоплівкові, кераміко-металеві (керметні), зі струмопровідних полімерів.
Популярні види плівкових резисторів:
- Вуглецеві. На основі (зазвичай це керамічний стрижень або трубка) є плівка з піролітичного вуглецю. Інколи основа має форму диска або пластини. Відрізняються високою стабільністю, низьким рівнем шуму й малим температурним коефіцієнтом. Боро-вуглецеві резистори є підвидом таких провідників і за деякими параметрами навіть перевершують проволочні резистори.
- Металоплівкові. Плівка наноситься на основу з кераміки, скла, пластику чи іншого матеріалу. Вони у 2-3 рази компактніші за вуглецеві, мають високу стійкість до вологи й температур, є досить стабільними. Недолік – ризик перегріву за великої потужності, особливо при імпульсних навантаженнях.
- Композиційні. Резистивний елемент виготовляється з порошкових сумішей, наприклад, сажі чи графіту. Товщина плівки вища, ніж у металоплівкових і вуглецевих резисторів. Такі резистори вирізняються теплостійкістю та високою надійністю.
Напівпровідникові резистори
Ці елементи створюються на основі плівок із сульфіду кадмію, селеніду кадмію та інших полікристалічних матеріалів. Вони мають високий позитивний температурний коефіцієнт. Залежність опору від температури пояснюється двома факторами: створенням носіїв заряду та зниженням їхньої активності зі збільшенням температури.
За призначенням
Розрізняють два типи резисторів: загального призначення та спеціальні. До другої категорії належить кілька видів провідників:
- Високочастотні. Відрізняються низькою ємністю та індуктивністю, завдяки чому можуть використовуватися в колах із високою частотою – до сотень мегагерц.
- Високоомні. Використовуються в ненавантаженому стані, тому велика потужність їм не потрібна (зазвичай не більше 400 В). Опір таких резисторів може становити від кількох МОм до кількох ТОм. Вони застосовуються для обмеження струму в дозиметрах, приладах нічного бачення та інших пристроях із невеликими струмами.
- Прецизійні та надпрецизійні. Вирізняються високим класом точності (допуск – не більше 1%). Такі елементи застосовуються у високоточному обладнанні.
З’єднання резисторів
Послідовне з’єднання
У такій схемі кінець одного елемента з’єднується з початком другого, кінець другого – із початком третього, і так далі. Елементи підключаються один за одним, тому через них проходить один загальний струм. Загальний опір у цьому випадку залежить від двох чинників: значення опору кожного резистора та кількості елементів у колі (чим їх більше, тим більший опір струму).
Паралельне з’єднання
У цьому випадку початок усіх елементів підключено до однієї спільної точки, а кінець – до іншої спільної точки. Тобто є дві точки, до яких підключається або початок, або кінець резистора.
За такою схемою в кожному компоненті протікає свій струм. Чим більше резисторів у схемі, тим більше шляхів для протікання струму й тим менший опір для нього.
Таким чином, при послідовному з’єднанні зі збільшенням кількості резисторів опір зростає, а при паралельному з’єднанні – зменшується.
Змішане з’єднання
У цьому випадку поєднуються два основних способи з’єднання. Такий варіант іноді називають послідовно-паралельним з’єднанням.
Схема «трикутник-зірка»
Цей тип з’єднання передбачає два варіанти підключення резисторів:
- За схемою трикутника – три гілки формують трикутник, сторонами якого є гілки, а вершинами – вузли.
- За схемою зірки – три гілки мають один спільний вузол, але спрямовані в різні сторони.
Для наочності дивіться на зображення:
Схема “Зірка” Схема “Трикутник”
Еквівалентність двох видів з’єднання
Обидва види з’єднання є еквівалентними. За однакового навантаження між однойменними виводами електроланцюга струми, які подаються на ці виводи, а отже, й потужності, будуть однаковими.
Маркування резисторів
На всіх резисторах вказується їхній номінал і допуск.
- Номінал – це робочий опір елемента. Навантаження в ланцюзі має бути меншим за це значення.
- Допуск показує точність виробу, тобто можливе відхилення реальних показників від номіналу. Допуск зазначається у відсотках.
На радянських резисторах також вказувалася їхня серія або тип.
Види маркування резисторів
Існує два основних способи маркування резисторів: кольорове та кодове (цифрово-буквене). Розглянемо їх детальніше.
Кодове маркування
Цифрово-буквене позначення – це традиційний спосіб маркування резисторів, який раніше використовувався для всіх подібних елементів.
- Код зазвичай складається з двох цифр і однієї літери або з трьох цифр і літери.
- Інколи літер дві, наприклад, «мк».
Цифри вказують номінал виробу, а літери – множник.
Вітчизняні резистори:
| Позначення | Приставка | Множник |
| Э | екса | 1018 |
| П | пета | 1015 |
| Т | тера | 1012 |
| Г | гіга | 109 |
| М | мега | 106 |
| к | кіло | 103 |
| г | гекто | 102 |
| да | дека | 101 |
| д | деци | 10-1 |
| с | санти | 10-2 |
| м | милі | 10-3 |
| мк | мікро | 10-6 |
| н | нано | 10-9 |
| п | піко | 10-12 |
| ф | фемто | 10-15 |
| а | атто | 10-18 |
Зарубіжні резистори
| Позначаення | Множник |
| S | 10-2 |
| R | 101 |
| A | 100 |
| B | 101 |
| C | 102 |
| D | 103 |
| E | 104 |
| F | 105 |
Також на корпусі може вказуватися допуск (за допомогою ще однієї літери). У таблицях нижче це наочно показано для вітчизняних і зарубіжних резисторів:
| Допуск, % | ±20 | ±10 | ±5 | ±2 | ±1 | ±0,5 | ±0,2 | ±0,1 |
| Код, вітчизняний | В | С | И | Л | Р | Д | У | Ж |
| Код, зарубіжний | M | K | J | G | F | D | C | B |
Якщо опір є цілим числом, літера множника ставиться після цифр. Якщо опір виражається не цілим числом, наприклад, 4,7, літера множника встановлюється замість коми.
Кольорове маркування
Більшість резисторів мають невеликі розміри, тому наносити на них літери та цифри незручно. Саме тому з часом з’явилось кольорове маркування резисторів. Перевага такого маркування в його універсальності: його може зрозуміти людина з будь-якої країни (на відміну від іноземних літер, які можуть бути незрозумілими). Звісно, для цього потрібно розібратися в системі кольорового маркування.
Насправді, все дуже просто. На корпусі резистора розташовано від трьох до шести смуг. Перші дві або три смуги містять найважливіші дані, в решті закодована другорядна інформація:
- Якщо смуг три – у перших двох закодовано номінал, у третій вказано множник.
- Якщо смуг чотири – перші дві містять номінал, третя – множник, четверта – допуск (у варіанті з трьома смугами допуск не зазначається).
- Якщо смуг п’ять, це означає, що цифр номіналу тут три, четверта смуга – множник, п’ята – допуск.
- Якщо смуг шість, до попереднього варіанту додається температурний коефіцієнт (але це другорядний параметр, який вказується не завжди, лише для високоточних елементів).
Ці дані потрібно просто один раз запам’ятати. Потренувавшись, ви зможете легко визначати номінал і допуски резисторів, просто дивлячись на ці кольорові смуги. Або зберегти собі в закладки калькулятор кольорового маркування резисторів і користуватись коли виникне потреба із задоволенням не витрачаючи час на вивчення кольорів та їх значень.
Важливо: Допуск позначається не лише смугами. Його можна визначити й за кількістю смуг. Якщо смуг три – резистор має точність 20%, якщо чотири – точність 5 або 10%, п’ять чи шість смуг – це пристрої підвищеної точності.
Позначення на схемах
Позначення типів резистора
Позначення потужності
На схемах резистор позначається у вигляді прямокутника, від якого відходять контакти (у вигляді рисочок). Для позначення елемента може використовуватися літера R. Після неї йде число, яке вказує порядковий номер компонента в схемі.
Множник на схемах зазначається таким чином:
- Якщо значення в Омах, після цифри може стояти літера «Е» або бути просто цифрами, наприклад, 50Е або 50.
- Якщо значення в кОмах, після цифр розташовується літера «к», наприклад, 48к.
- Якщо значення в МОмах, після цифр стоїть літера «М».
Як виміряти опір резистора?
Необхідність перевірки опору виникає в різних ситуаціях. Наприклад, потрібно оцінити працездатність схеми. Для перевірки використовується спеціальний пристрій – мультиметр. Перед початком роботи необхідно дізнатися номінал деталі. Це можна зробити за кольоровим або цифро-літерним маркуванням.
Існують прямий і непрямий способи визначення опору.
Прямий спосіб
Потрібно просто виконати вимірювання параметра мультиметром. Для цього регулятор на пристрої встановлюється в режим вимірювання опору, а щупи мультиметра під’єднуються до виводів резистора.
Непрямий спосіб
Опір визначається за законом Ома, який має такий вигляд:
R = U / I
Припустимо, потрібно дізнатися опір лампи розжарювання, і для цього є лабораторний блок живлення, який одразу показує і напругу, і силу струму. Усе досить просто: потрібно виставити на блоці напругу лампи та під’єднати її до клем модуля. Для більш швидкого розрахунку можна використати калькулятор закону Ома.
Наприклад, пристрій працює за навантаження 12 Вольт. Сила струму після вимірювання блоком живлення оцінюється у 0,71 А. Щоб дізнатися опір, потрібно напругу поділити на силу струму. У результаті значення параметра для цієї лампочки – 16,9 Ом.
Звісно, прямий спосіб вимірювання за допомогою мультиметра значно простіший, оскільки він одразу відображає значення опору.
Denis