Резисторы

Как вы помните, электрический ток представляет собой не что иное, как направленное движение электронов по проводнику. Чем больше электронов принимают участие в этом движении, тем сильнее будет ток.

Резисторы - элементы, обладающие сопротивлением, — были названы так за свою способность сопротивляться току (resisto - "сопротивляться" в переводе с латинского), протекающему через них. Можно сказать, что резисторы представляют собой элементы, тормозящие электроны. Контролируя ток, протекающий через резистор, можно заставить схему функционировать по-разному.

Рисунок 5 - Делитель напряжения

Резисторы, обозначение которых на схемах показано на рисунке 5, представляют собой самые основные "кирпичики" электронных схем, поэтому вы встретитесь с ними в абсолютном большинстве проектов. Основные функций, которые могут выполнять эти элементы.

-Ограничение тока на других радиоэлементах.

-Уменьшение напряжения на заданном участке схемы. Соединив два резистора последовательно, как показано на рисунке 5, можно получить схемотехнический узел, называющийся делителем напряжения. Полагая, например, что оба резистора имеют одинаковые сопротивления, можно сделать вывод, что раз они тормозят электроны в равной мере, напряжение в точке их соединения будет равно половине приложенного ко всему узлу напряжения.

-Контроль напряжения/тока, протекающего через другие компоненты.

-Защита входов чувствительных элементов: слишком большой ток может повредить некоторые радиодетали. Если же поставить резисторы на входах чувствительных транзисторов или интегральных микросхем, то тем самым входной ток ограничится до нужных значений. Хотя такое включение и не является стопроцентной гарантией от перегрузок токов, оно сэкономит вам немало нервов и денег, особенно если подумать, сколько времени ушло бы на поиск и устранение неисправности в схеме.

Промышленность для аппаратуры широкого потребления выпускает резисторы сопротивлением примерно от 0,1Ом до 100МОм и мощностью от 0,0,062Вт до 100Вт.

Резисторы изготавливаются их различных материалов. Существуют металлофольговые, проволочные и непроволочные резисторы.

Металлофольговые резисторы изготавливают на основе диэлектрических оснований (трубчатые и пластинчатые), на которые наносят фольговые покрытия, к концам которых подсоединяют проволочные выводы.

Проволочные резисторы выполняют из проволоки с высоким удельным сопротивлением, материалом которой часто служит нихром, манганин, константан и подобные сплавы. Чтобы уменьшить габариты таких резисторов, проволоку обычно навивают на диэлектрический каркас, например, спиралью укладывают на керамический стержень. Паразитная индуктивность проволочных резисторов при указанном способе изготовления довольно велика.

Непроволочные резисторы можно классифицировать на углеродистые, полупроводниковые, металлодиэлектрические или композитные.

По возможности регулировки сопротивления резисторы подразделяют на постоянные, подстроечные и переменные.

У постоянных резисторов сопротивление должно быть неизменно в определенном значении температур.

У подстроечных резисторов есть возможность изменения величины сопротивления, но количество регулировок ограничено физическим износом деталей.

Рисунок 6 - Подстроечные резисторы

У переменных резисторов сопротивление можно изменять много раз.

Рисунок 7 - Переменные резисторы

Внешний вид некоторых постоянных резисторов, отличающихся номинальной мощностью показан на рисунке 8. Различие в размерах при одном и том же значении сопротивления объясняется тем, что движение электронов через проводник всегда вызывает нагрев последнего. Чем больше электронов движется по проводнику, тем сильнее он будет разогреваться. По этой простой причине резисторы также маркируют величиной мощности, которую они могут рассеять, не сгорая.

Рисунок 8 – Постоянные резисторы

Мощность измеряется в ваттах — чем больше ватт будет выделяться на резисторе, тем больше он будет нагреваться. Величина мощности рассчитывается по простой формуле:

,

где Р - мощность в ваттах, I - ток, протекающий через резистор, в амперах, a U - напряжение на выводах резистора.

Предположим, к примеру, что к резистору приложено напряжение 5 Вольт, и через него протекает ток 25 мА. Рассчитаем выделяемую на нем мощность, перемножив эти величины. Получим 0,125 Вт.

Варисторы и негисторы

Варисторы – это компоненты, сопротивление которых уменьшается при повышении приложенного напряжения сверх определённого значения. Сопротивление варисторов нелинейно. Основным материалом для производства варисторов обычно выступает карбид кремния. Когда приложенное к выводам варистора напряжение превысит фиксированный порог, происходит пробой окислов, которыми покрыты кристаллы карбида кремния. Это вызывает уменьшение сопротивления варистора. Варистор можно включать в цепь в любой полярности. Вольтамперная характеристика (ВАХ) варисторов симметрична, смотри рисунок 9.

Рисунок 9 – Вольт - амперная характеристика варистора

Варисторы нашли широкое применение в качестве компонентов, которые включают после предохранителя параллельно питающей сети на входе электропитающих устройств с целью защиты последних от кратковременных перенапряжений, иногда возникающих в сети.

Негисторами называют специальные варисторы, вольтамперная характеристика которых имеет участок отрицательного сопротивления и симметрична. Микромощные негисторы применяют в микросхемах.

Терморезисторы

Терморезисторы – это компоненты, сопротивление которых зависят от температуры. Важным параметром терморезисторов выступает температурный коэффициент сопротивления (ТКС), который отражает, на сколько процентов станет иным сопротивление детали при изменении температуры на 1 °C. Терморезисторы, сопротивление которых возрастает при увеличении температуры, обладают положительным ТКС, и такие компоненты называют позисторами. Эти терморезисторы изготовляют чаще всего с использованием твёрдых растворов титаната бария.

Терморезисторы, сопротивление которых уменьшается при увеличении температуры, обладают отрицательным значением ТКС, их изготавливают на основе оксидов магния, оксидов никеля и прочих оксидов с примесями кремния или германия. Помимо ТКС, к основным параметрам терморезисторов относят сопротивление в холодном состоянии, максимальная рабочая температура, максимальная мощность рассеяния и др.

Маломощные терморезисторы применяют в качестве датчиков температуры, а мощные – для ограничения импульсов тока, потребляемых от питающей сети импульсными источниками питания и т.д.