Відмінності між версіями «Резистор»

Версія за 06:46, 25 травня 2017

Смутко Марія, Куклінська Юлія

Загальний опис (принцип дії)

Резистор - один з найбільш поширених електричних елементів у радіотехніці, теле-відео-аудіотехніки. Рези́стор або о́пір (від лат. resisto — опираюся) — елемент електричного кола, призначений для використання його електричного опору. Основною характеристикою резистора є величина його електричного опору. Для випадку лінійної характеристики значення електричного струму через резистор в залежності від електричної напруги описується законом Ома. Резистори використовують для формування заданих величин струмів і напруг в електричному ланцюзі радіоелектронних пристроїв, створення необхідних електричних режимів активних компонентів, узгодження електричних ланцюгів, поглинання електричної потужності, для застосування в частотозадающих ланцюгах генераторів та фільтрів і т.д.[6]

Резистори класифікують за багатьма ознаками, зокрема за способом створення резистивного елемента, типом, опором, зміною опору,допуском, частотою, напругою, потужністю. За способом створення резистивного елемента розрізняють дротяні та бездротяні резистори. Розрізняють п’ять типів резисторів: вуглецеві, металоплівкові і метало-окисні, плівкові композиційні, об’ємні композиційні та дротяні. За опором резистори поділяють на низькоомні, опір яких лежить у межах від одиниць Ом до одиниць кОм і високоомні, опір яких перебуває в межах від 10 кОм до одиниць ГОм. За зміною опору резистори ділять на резистори постійного опору,конструкція яких не передбачає зміни опору; резистори змінного опору,конструкція яких передбачає зміну опору; підстроювальні, конструкція яких передбачає незначну і нечасту, але точнішу зміну опору для його підст­роювання. Резистори змінного [Рис.6] опору та підстроювальні класифікують також за характером зміни опору залежно від кута повороту рухомої частини контакту.Розрізняють резистори з лінійним, логарифмічним та зворотно-логарифмічним законом зміни опору.[5]

Історична довідка

Сер Чарльз Уитстон (англ. Sir Charles Wheatstone; 1802-1875) - англійський фізик, автор багатьох винаходів. У 1837 у співпраці з Уилям Куком отримав патент на електромагнітний телеграф і створив першу діючу телеграфну лінію в Англії. Це був так званий стрілочний телеграф: стрілка на приймачі показувала букви алфавіту, розташовані по колу на зразок цифр в годиннику. Одним із найперших електронних приладів можна вважати фото-резистор із селену, винайдений у США У. Смітом в 1873 році. Тоді ж А. Н. Лодигін винайшов перший у світі електровакуумний прилад -лампу розжарювання. Дещо пізніше, таку ж лампу створив і удосконалив відомий американський винахідник Едісон. Електрична дуга була вперше використана для освітлення П. Н. Яблочковим у 1876 році.

У 1874 році німецький вчений К. Ф. Браун відкрив ефект односторонньої провідності контакту метал – напівпровідник (селен).

Виходячи з теорії електромагнітного поля Дж. К. Максвелла, що була теоретичним обґрунтуванням і тріумфом ідей та дослідів Майкла Фарадея, який на основі електродинаміки Андре-Марі Ампера відкрив явище електромагнітної індукції, Генріх Герц у 1886 році відкрив електромагнітні хвилі. У 1907 році професор Петербурзького технологічного інституту Б. Л. Розінг запропонував використання електронно-променевої трубки для приймання телевізійних зображень і у наступні роки здійснив експериментальне підтвердження своїх ідей. Це надає нам право визнавати Б. Л. Розінга одним з основоположників сучасного телебачення. У 1918 році була створена Нижньогородська радіолабораторія, де під керівництвом М. А. Бонч-Бруєвича розроблялись потужні генераторні й малопотужні лампи. Активну участь у цих роботах брали Б. А. Остроумов, А. М. Кугушев, А. А. Нікітін, А. А. Остряков та багато інших вчених. Перші успішні експерименти із телевізійними передавальними електронними трубками (до речі, за глибокої несхвали прибічників електромеханічного телебачення) проводив Б. П. Грабовський – син відомого українського письменника П. А. Грабовського: у 1928 р. в Ташкенті вперше передано й прийнято рухоме зображення за допомогою повністю електронних засобів. Більше того, дехто вважає, що розвиток електроніки, власне, тільки з цього й розпочався! І таке твердження не позбавлене сенсу з огляду на те, якими темпами почали розвиватися електронні технологія, прилади, схемотехніка. Досить звернути увагу на те, що після недовгочасного періоду панування пристроїв на дискретних транзисторах вже у 1965 році Відлар (фірма Fairchild, США) запропонував операційний підсилювач в інтегральному виконанні, а у 1971 році з’явився перший мікропроцесор (фірма Intel, США). Успіхи енергетичної електроніки пов’язані з розвитком силових напівпровідникових електронних приладів. Це – створення силового діоду (10 А, 200 В) у 1954 році, винахід у 1956 році тиристора, а далі СІТ-та IGBT-транзисторів у середині 70-х років. Поєднання силових напівпровідникових приладів з інтегральними системами керування забезпечує прогрес у цій галузі.

Запропонував мостовий метод електричних вимірювань. Так званий міст Вітстона (Уитстона) служить основою сучасних гальванометрів. Вітстонов місток балансує вимірювані струми таким чином, що стає можливим вимір коливань цих струмів. Для швидкого і зручного врівноваження моста Уитстон сконструював 3 типи реостатів.

Резистори - невід'ємна і найбільш часто використовувана деталь будь-якого сучасного радіотехнічного або електронного пристрою. Сьогодні неможливо уявити собі радіоприймач, телевізор, осцилограф або магнітофон без єдиного резистора. Однак так було не завжди. Наприклад, в перших детекторних радіоприймачах не було жодного резистора, що не заважало здійснювати на них впевнений прийом кількох станцій. І в перших іскрових телеграфних передавачах теж не було резисторів.

Резистори з'явилися тоді, коли в них виникла потреба. А щоб зрозуміти, чому виникла потреба, слід усвідомити, які функції виконують в схемі резистори.

На зорі радіотехніки таких функцій було не більше трьох-чотирьох, тому і самих резисторів в схемі будь-який радіоапарат було, як прийнято говорити, раз-два - та й усе. У сучасній радіоапаратурі будь-якого призначення резистори виконують без перебільшення десятки різних функцій, а тому, наприклад, схема телевізора налічує деколи не одну сотню резисторів.

Ось далеко не повний перелік функцій, які сьогодні виконують радіоприймальні, вимірювальні та інші прилади постійного і змінного резисторів:

Зниження напруги джерела живлення до потрібного значення за допомогою "гасять" резисторів і потенціометрів дільників; виділення змінної складової корисного сигналу з суміші постійного і змінного струму за допомогою "навантажувальних" резисторів; регулювання добротності резонансних систем і розширення меж вимірювання стрілочних приладів магнітоелектричної і електромагнітної систем за допомогою резисторів - "шунтів" ', інтегрування і диференціювання імпульсних сигналів за допомогою RС-ланцюгів; формування час задають ланцюгів в пристроях відліку часу; перетворення змін температури в електричний сигнал за допомогою термісторів і позисторов; перетворення змін яскравості світла і освітленості в електричний сигнал за допомогою фоторезисторів; перетворення змін напруженості магнітного поля в електричний сигнал за допомогою Магніторезістори; обмеження по максимуму значення постійних, змінних і імпульсних напруг за допомогою варисторів; обмеження початкового кидка струму в випрямлячах з великою ємністю вхідного конденсатора фільтра; стабілізація струму, що протікає за допомогою барретеров і урдоксов, регулювання корисних електричних сигналів, що приводить до зміни "споживчих" функцій радіоапарата (гучність і тембр звучання, яскравість, контрастність і колірна насиченість зображення, настройка на станцію, що приймається і т.п.) за допомогою змінних резисторів - потенціометрів ', регулювання і підбір оптимальних (заданих) режимів харчування і рівнів корисних сигналів усередині схеми радіоапарата в процесі його регулювання і настройки за допомогою "настановних" п ремінних резисторів особливої ​​конструкції.

Навіть цей, далеко не повний, перелік показує, яке місце займають у сучасній схемотехніці резистори і яке велике повинно бути їх різноманітність, щоб задовольнити вибір конструктора.[1]

Технічні характеристики

Резистори характеризують номінальним значенням електричного опору (від доль Ом 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.

 Основні технічні характеристики резисторів :
- Діапазон номінальних опорів: 1 Ом ... 10 МОм
- Номінальна потужність: 0,125 Вт
- Граничне напруга: 200 В
- Допустимі відхилення опорів: ± 1; ± 2; ± 5; ± 10%
- Діапазон температур: -60 ... +70 ° С
- Мінімальне напрацювання: 30000 год
- Термін зберігання: приблизно 25 років
Класифікація за типом передбачена державним стандар­том  

Розрізняють п’ять типів резисторів:вуглецеві, металоплівкові і метало-окисні, плівкові композиційні, об’ємні композиційні та дротяні.

Вуглецеві резистори[Рис.1]: вуглецеві резистори представляють собою тонку плівку вуглецю, обложену на підставу з кераміки (стрижень або трубку). Вуглецеві резистори характеризуються високою стабільністю опору, низьким рівнем власних шумів, невеликим негативним ТКС (5-20) • 10 -4 1 / ° C, слабкою залежністю опору від частоти і прикладеної напруги. Випускаються резистори загального призначення (С1-4, ВСА, ВС), високочастотні (Уну, Уну-Ш). Для підвищення стабільності в вуглець додають бір. Бороуглеродістие резистори (БЛП) мають ТКС = - (0,12-0,2) 10 -4 1 / ° C, менший рівень шумів (не більше 0,5 мкВ / В і допуск 0.5;1%). технічні характеристики:

Номінальний опір 6,2 Ом

Допуск ±5%

Розсіювана потужність 0,5 Вт

Робоча температура -55°C … +155°C

Тип резистора вуглецевий

Спосіб монтажу в отвори

Максимальна робоча напруга 300 V

Металоплівкові і метало-окисні резистори[Рис.2]: резистивний елемент цих резисторів виготовляють у вигляді тонкої плівки, що представляє собою мікрокомпозіцію з діелектрика (скло, кераміка, полімерні матеріали) і провідника (паладій, родій, двоокис олова та ін), плівки металу (вольфраму, хрому, танталу, титану) або із сплавів металів з хромом, кремнієм, плівки окису металу (найчастіше окислу олова). Ці резистори характеризуються високою стабільністю, слабкою залежністю опору від частоти й напруги, теплостійкістю і вологостійкістю, малим рівнем шумів, невеликими розмірами, високою надійністю. Їх недоліком є знижена стійкість до імпульсних навантажень, а також неможливість виготовлення високомегаомних резисторів. На основі металлоокісного резистивного елемента виготовляють прецизійні резистори (С2-1), які можуть працювати при високих (до 200 ° C) температурах, високочастотні (МОУ, МОУ-Ш). постійні металоплівкові лаковані теплостійкі з металодіелектричним провідним шаром призначені для роботи в ланцюгах постійного, змінного і імпульсного струму в якості елементів навісного монтажу.

Технічні характеристики:

Номінальний опір 56 кОм

Розсіювана потужність 0.125 Вт

Діапазон температур -60°C … +70 °C

Тип резистора металоплівкові

Допуск 5%

Спосіб монтажув отвори

Максимальна робоча напруга 200 V

Плівкові композиційні резистори[Рис.3]: плівкові композиційні резистори характеризуються сильною залежністю опору від напруги, низькою стабільністю параметрів і дуже високою надійністю. Об'ємні композиційні резистори з органічними сполучними матеріалами відрізняються високою стабільністю параметрів, порівняно низькою надійністю і зниженим рівнем власних шумів, а з неорганічними в'яжучими матеріалами — дуже високою надійністю, низькою стабільністю опору до значень частоти 50 кГц. Опір цих резисторів практично не залежить від напруги. Технічні характеристики:

Номінальний опір 39 Ом

Розсіювана потужність 0.5 Вт

Діапазон температур -60°C … +70 °C

Тип резистора металоплівкові

Допуск 5%

Спосіб монтажув отвори

Максимальна робоча напруга 350 V

Об’ємні композиційні резистори[Рис.4]: сутність винаходу: технічний вуглець, портландцемент і суперпластифікатор С-3 (продукт конденсації нафталінсульфокіслоти і формальдегіду з добавками лігносульфонатів і сульфату кальцію), взятий у кількості 1 - 3% від маси цементу, загружають в кульовий млин, перемішують протягом 25 хв і вивантажують у змішувач примусової дії. Далі додають кварцовий пісок і знову перемішують протягом 5 хв, після чого вводять воду і остаточно перемішують масу протягом 10 хв. Зазначені послідовність операцій і технологічні режими дозволяють поліпшити електрофізичні параметри резисторів. Метою винаходу є покращення електрофізичних параметрів резисторів за рахунок підвищення щільності і міцності резисторів, відтворюваності значень питомого електричного опору, підвищення потужності і зниження коефіцієнта старіння резисторів. Технічні характеристики:

Номінальний опір 39 Ом

Розсіювана потужність 0.5 Вт

Діапазон температур -60°C … +90 °C

Тип резистора металоплівкові

Допуск 5%

Спосіб монтажув отвори

Максимальна робоча напруга 250 V

Дротяні резистори[Рис.5]: дротяні резистори постійного опору зазвичай виконують на циліндричній ізоляційній підкладці з одно- або багатошаровим намотуванням. Провід та контактні вузли захищають, як правило, силікатними емалевими покриттями. Дротяні резистори характеризуються високою стабільністю опору, низьким рівнем власних шумів, великою допустимою потужністю розсіювання, високою точністю опору. Ці резистори мають порівняно великі паразитні реактивні параметри і тому використовуються лише на порівняно низьких частотах. Як обмотувальних проводів використовуються проводи високого опору (ніхром, манганин, константан) з малим значенням температурного коефіцієнта питомого опору. Для зменшення паразитних параметрів дротяних резисторів застосовують намотування спеціальних видів. Технічні характеристики:

Номінальний опір 2.49 кОм

Розсіювана потужність 0.25 Вт

Діапазон температур -60 °C … +155 °C

Тип резистора прецизійний

Допуск 1%

Спосіб монтажув отвори

Максимальна робоча напруга 250 V

За характером зміни опору резистори поділяються на: резистори сталого опору; регульовані резистори змінного опору (потенціометри); підлаштовні резистори змінного опору.

За видом монтажу резистори бувають: для навісного монтажу (з дротяними виводами); для поверхневого монтажу (англ. SMD — Surface mount device); 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.[5]

Сфера застосування

Сфера застосування резисторів надзвичайно широка, вони вважаються одними з найбільш поширених елементів монтажу. Основна функція резистора полягає в обмеженні струму і контролі над ним. Він також нерідко застосовується в схемах розподілу напруги, коли потрібно знизити цю характеристику ланцюга. Будучи пасивними елементами електричних схем, резистори характеризуються не тільки величиною номінального опору, але і потужністю, яка показує, скільки енергії резистор в стані розсіяти без перегріву.

Резистори з кожним роком розширюють сферу впливу і використання. Від низьковольтних кишенькових приладів до високовольтних промислових агрегатів.

Зустріти мікроприлад можна в побутових приладах, медичному, технічному обладнанні, вимірювальних пристроях, системах автоматики, ланцюгах живлення, високочастотних лініях, хвилеводах, робототехніки, автотранспортних технологіях, теле-, радіо-, відеоапаратури та інше. На даний момент резистори застосовують у багатьох галузях науки. До всього іншого їх прийнято вважати найпоширенішою деталлю для створення плат і електричних схем. Головна функція резистора - це контроль і обмеження дії струму. До всього іншого, цю деталь часом застосовують для того щоб поділити напругу в мережі. Якщо говорити про принцип роботи, то все зводиться до математичного поданням. У цьому випадку будь-яка деталь в ланцюзі, через яку проходить сила струму буде залежати від сформованого в ній напруги. Ця залежності може бути описана за допомогою закону Ома, а деталь розглядають як резистора.

У стандартній ситуації на резисторі буде розсіюватися тепло. Фахівці стверджують, що в електричних схемах необхідно буде використовувати цей елемент для того щоб розсіяти потрібну потужність. Крім іншого необхідно буде передбачити, щоб підвищення температури резистора не заважало роботі деталей, розташованих від нього по сусідству. Грунтуючись на математичної теорії можна виконати розрахунок напруги, його опір і показник електричного струму.

Слід також зазначити, що потужність резисторів, що носить номінальний характер зазвичай вказують в таблиці комплектуючих. Але в більшості своїй використовують стандартну потужність в 0, 25 або 0,125 Ватт. Якщо для створення схеми необхідно використовувати резистор більшої потужності, то його вказують в попередньому списку. Цікавий факт. В більшості своїй всі резистори мають у своєму складі срібло. А ось певні варіанти збирають при використанні золота, платини, паладію, танталу і рутенію.

Існують схеми, де використовують резистори в одиничному порядку або встановлюють цілісні конструкції з безлічі таких мікроприладів.[2]

Фото, відео-матеріали

Вуглецеві резистри [Рис.1]

Металоплівкові і метало-окисні резистори [Рис.2]

Плівкові композиційні резистори [Рис.3]

Об’ємні композиційні резистори [Рис.4]

Постійні резистри

Дротяний резистор [Рис.5]

Змінний резистор [Рис.6]

Приклади маркування резисторів кольоровими мітками

Список використаних джерел

1) Бриндли К., Карр Дж. Карманный справочник инженера электронной техники /Пер. с англ. – М.: Издательский дом «Додэка-XXI», 2002. – 480 с.: ил.

2) Резистоpы. Спpавочник. Под pедакцией И.И. Четвеpткова и В.М. Теpехова., 2 изд., Москва., "Радио и связь", 1991

3) Гендин Г.С «Все о резисторах» 2002 – 192 с.

4) «ПРОМЭЛЕКТРОНИКА» каталог 2005 – 368с.

5)http://eworld.org.ua/articles/istoriya-rozvytku-elektroniky/

6)https://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%A0%D0%B5%D0%B7%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%BE%D1%80