ตัวต้านทานคืออะไรและมีไว้เพื่ออะไร?

ตัวต้านทานเป็นหนึ่งในองค์ประกอบที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ชื่อนี้หลุดพ้นจากกรอบคำศัพท์ของนักวิทยุสมัครเล่นมานานแล้ว และสำหรับใครก็ตามที่มีความสนใจในอุปกรณ์อิเล็คทรอนิคส์เพียงเล็กน้อย คำนี้ไม่ควรทำให้เกิดความเข้าใจผิด

 

ตัวต้านทานคืออะไร

คำจำกัดความที่ง่ายที่สุดมีดังนี้ ตัวต้านทานเป็นองค์ประกอบของวงจรไฟฟ้าที่ต้านทานกระแสที่ไหลผ่าน ชื่อขององค์ประกอบมาจากคำภาษาละติน "resisto" - "I resist" นักวิทยุสมัครเล่นมักเรียกส่วนนี้ว่า - การต่อต้าน

พิจารณาว่าตัวต้านทานคืออะไร ตัวต้านทานมีไว้เพื่ออะไร คำตอบสำหรับคำถามเหล่านี้บ่งบอกถึงความคุ้นเคยกับความหมายทางกายภาพของแนวคิดพื้นฐานของวิศวกรรมไฟฟ้า

เพื่ออธิบายหลักการทำงานของตัวต้านทาน คุณสามารถใช้การเปรียบเทียบกับท่อน้ำหากในทางใดทางหนึ่งการไหลของน้ำในท่อถูกขัดขวาง (เช่น โดยการลดขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง) แรงดันภายในจะเพิ่มขึ้น การขจัดสิ่งกีดขวางทำให้เราลดแรงกดลง ในงานวิศวกรรมไฟฟ้า ความดันนี้สอดคล้องกับแรงดันไฟฟ้า โดยทำให้การไหลของกระแสไฟฟ้าทำได้ยาก เราจึงเพิ่มแรงดันไฟฟ้าในวงจร ลดความต้านทาน และลดแรงดันไฟฟ้า

โดยการเปลี่ยนเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อ คุณสามารถเปลี่ยนความเร็วของการไหลของน้ำ ในวงจรไฟฟ้า โดยการเปลี่ยนความต้านทาน คุณสามารถปรับความแรงของกระแส ค่าความต้านทานแปรผกผันกับค่าการนำไฟฟ้าขององค์ประกอบ

คุณสมบัติขององค์ประกอบต้านทานสามารถนำมาใช้เพื่อวัตถุประสงค์ดังต่อไปนี้:

• การแปลงกระแสเป็นแรงดันและในทางกลับกัน
• จำกัด กระแสไหลเพื่อให้ได้ค่าที่ระบุ
• การสร้างตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้า (เช่นในเครื่องมือวัด)
• การแก้ปัญหาพิเศษอื่นๆ (เช่น การลดการรบกวนของคลื่นวิทยุ)

เพื่ออธิบายว่าตัวต้านทานคืออะไรและเพราะเหตุใด คุณสามารถใช้ตัวอย่างต่อไปนี้ การเรืองแสงของ LED ที่คุ้นเคยเกิดขึ้นที่ความแรงของกระแสไฟต่ำ แต่ความต้านทานของตัวมันเองนั้นน้อยมากจนหากวาง LED ลงในวงจรโดยตรง แม้แต่ที่แรงดันไฟฟ้า 5 V กระแสที่ไหลผ่านก็จะเกินค่าพารามิเตอร์ที่อนุญาต ของส่วน จากภาระดังกล่าว LED จะดับทันที ดังนั้นตัวต้านทานจึงรวมอยู่ในวงจรซึ่งในกรณีนี้คือการ จำกัด กระแสให้เป็นค่าที่กำหนด

องค์ประกอบต้านทานทั้งหมดเป็นส่วนประกอบแบบพาสซีฟของวงจรไฟฟ้าซึ่งแตกต่างจากวงจรไฟฟ้าที่ไม่ได้ให้พลังงานแก่ระบบ แต่กินเพียงมันเท่านั้น

เมื่อพบว่าตัวต้านทานคืออะไรจึงจำเป็นต้องพิจารณาประเภทการกำหนดและการทำเครื่องหมาย

ประเภทของตัวต้านทาน

ประเภทของตัวต้านทานสามารถแบ่งออกเป็นประเภทต่อไปนี้:

1. ไม่มีการควบคุม (ถาวร) - ลวด คอมโพสิต ฟิล์ม คาร์บอน ฯลฯ
2. ปรับได้ (ตัวแปรและทริมเมอร์) ตัวต้านทานทริมเมอร์ออกแบบมาเพื่อปรับวงจรไฟฟ้า องค์ประกอบที่มีความต้านทานผันแปร (โพเทนชิโอมิเตอร์) ใช้เพื่อปรับระดับสัญญาณ

กลุ่มที่แยกจากกันจะแสดงด้วยองค์ประกอบต้านทานสารกึ่งตัวนำ (เทอร์มิสเตอร์ โฟโตรีซีสเตอร์ วาริสเตอร์ เป็นต้น)

คุณสมบัติของตัวต้านทานถูกกำหนดโดยวัตถุประสงค์และกำหนดไว้ระหว่างการผลิต ท่ามกลางพารามิเตอร์ที่สำคัญ:

1. ค่าความต้านทาน นี่คือคุณสมบัติหลักขององค์ประกอบ ซึ่งวัดเป็นโอห์ม (Ohm, kOhm, MΩ)
2. ส่วนเบี่ยงเบนที่อนุญาตได้เป็นเปอร์เซ็นต์ของความต้านทานที่ระบุ หมายถึงการแพร่กระจายที่เป็นไปได้ของตัวบ่งชี้ซึ่งกำหนดโดยเทคโนโลยีการผลิต
3. การกระจายพลังงานเป็นพลังงานสูงสุดที่ตัวต้านทานสามารถกระจายภายใต้โหลดระยะยาว
4. ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของความต้านทานคือค่าที่แสดงการเปลี่ยนแปลงสัมพัทธ์ในความต้านทานของตัวต้านทานที่มีการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ 1 ° C
5. จำกัด แรงดันไฟฟ้าที่ใช้งาน (ความแรงทางไฟฟ้า) นี่คือแรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่ชิ้นส่วนยังคงรักษาพารามิเตอร์ที่ประกาศไว้
6. ลักษณะเสียงรบกวน - ระดับการบิดเบือนที่ตัวต้านทานแนะนำในสัญญาณ
7. ความต้านทานความชื้นและความต้านทานความร้อน - ค่าสูงสุดของความชื้นและอุณหภูมิซึ่งส่วนเกินอาจนำไปสู่ความล้มเหลวของชิ้นส่วน
8. ปัจจัยแรงดันไฟฟ้า ค่าที่คำนึงถึงการพึ่งพาความต้านทานของแรงดันไฟฟ้าที่ใช้

การใช้ตัวต้านทานในพื้นที่ไมโครเวฟให้ความสำคัญกับคุณสมบัติเพิ่มเติม: ความจุกาฝากและการเหนี่ยวนำ

ตัวต้านทานสารกึ่งตัวนำ

เหล่านี้เป็นอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ที่มีสองลีดซึ่งมีความต้านทานไฟฟ้าขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์ของสภาพแวดล้อม - อุณหภูมิ, การส่องสว่าง, แรงดันไฟฟ้า ฯลฯ สำหรับการผลิตชิ้นส่วนดังกล่าวจะใช้วัสดุเซมิคอนดักเตอร์เจือด้วยสิ่งสกปรกซึ่งเป็นตัวกำหนด การพึ่งพาการนำไฟฟ้าจากอิทธิพลภายนอก

มีองค์ประกอบต้านทานสารกึ่งตัวนำประเภทต่อไปนี้:

1. ตัวต้านทานสาย. ส่วนประกอบนี้ทำมาจากวัสดุอัลลอยด์เพียงเล็กน้อย มีความต้านทานต่ำต่ออิทธิพลภายนอกในช่วงแรงดันและกระแสที่หลากหลาย มักใช้ในการผลิตวงจรรวม
2. วาริสเตอร์เป็นองค์ประกอบที่มีความต้านทานขึ้นอยู่กับความแรงของสนามไฟฟ้า คุณสมบัติของวาริสเตอร์นี้กำหนดขอบเขตของการใช้งาน: เพื่อทำให้เสถียรและควบคุมพารามิเตอร์ทางไฟฟ้าของอุปกรณ์ เพื่อป้องกันแรงดันไฟเกิน และเพื่อวัตถุประสงค์อื่น
3. เทอร์มิสเตอร์ องค์ประกอบต้านทานแบบไม่เชิงเส้นชนิดนี้มีความสามารถในการเปลี่ยนความต้านทานขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ เทอร์มิสเตอร์มีสองประเภท: เทอร์มิสเตอร์ซึ่งมีความต้านทานลดลงตามอุณหภูมิและเทอร์มิสเตอร์ซึ่งมีความต้านทานเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิ ใช้เทอร์มิสเตอร์ในการควบคุมอุณหภูมิอย่างต่อเนื่องเป็นสิ่งสำคัญ
4. โฟโตรีซีสเตอร์ ความต้านทานของอุปกรณ์นี้เปลี่ยนแปลงภายใต้อิทธิพลของฟลักซ์แสงและไม่ขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ตะกั่วและแคดเมียมถูกนำมาใช้ในการผลิต ในหลายประเทศ นี่เป็นเหตุผลที่ปฏิเสธที่จะใช้ชิ้นส่วนเหล่านี้ด้วยเหตุผลด้านสิ่งแวดล้อม วันนี้ photoresistors มีความต้องการโฟโตไดโอดและโฟโตทรานซิสเตอร์น้อยกว่าที่ใช้ในโหนดที่คล้ายคลึงกัน
5. เครื่องวัดความเครียด องค์ประกอบนี้ได้รับการออกแบบในลักษณะที่สามารถเปลี่ยนความต้านทานได้โดยขึ้นอยู่กับการกระทำทางกลภายนอก (การเสียรูป) ใช้ในหน่วยที่แปลงการกระทำทางกลเป็นสัญญาณไฟฟ้า

องค์ประกอบของเซมิคอนดักเตอร์เช่นตัวต้านทานเชิงเส้นและวาริสเตอร์นั้นมีระดับการพึ่งพาปัจจัยภายนอกที่อ่อนแอ สำหรับสเตรนเกจ เทอร์มิสเตอร์ และโฟโตรีซีสเตอร์ คุณสมบัติขึ้นอยู่กับแรงกระแทกนั้นแข็งแกร่ง

ตัวต้านทานเซมิคอนดักเตอร์ในแผนภาพแสดงด้วยสัญลักษณ์ที่เข้าใจง่าย

ตัวต้านทานในวงจร

ในวงจรของรัสเซีย องค์ประกอบที่มีความต้านทานคงที่มักจะแสดงเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าสีขาว บางครั้งมีตัวอักษร R อยู่ด้านบน ในวงจรต่างประเทศ คุณสามารถค้นหาการกำหนดตัวต้านทานในรูปแบบของไอคอน "ซิกแซก" ที่มีตัวอักษร R คล้ายกันอยู่ด้านบน หากพารามิเตอร์ใดๆ ของชิ้นส่วนมีความสำคัญต่อการทำงานของอุปกรณ์ เป็นเรื่องปกติที่จะต้องระบุพารามิเตอร์ดังกล่าวบนไดอะแกรม

พลังสามารถระบุได้ด้วยแถบบนสี่เหลี่ยมผืนผ้า:

• 2 W - 2 เส้นแนวตั้ง;
• 1 W - 1 เส้นแนวตั้ง;
• 0.5 W - 1 เส้นตามยาว;
• 0.25 W - เส้นเฉียงหนึ่งเส้น
• 0.125 W - สองเส้นเฉียง

อนุญาตให้ระบุกำลังบนไดอะแกรมเป็นเลขโรมัน

การกำหนดตัวต้านทานแบบปรับได้นั้นโดดเด่นด้วยการมีบรรทัดเพิ่มเติมพร้อมลูกศรเหนือสี่เหลี่ยมผืนผ้าซึ่งเป็นสัญลักษณ์ของความเป็นไปได้ในการปรับตัวเลขสามารถระบุหมายเลขพินได้

ตัวต้านทานเซมิคอนดักเตอร์ถูกระบุด้วยสี่เหลี่ยมสีขาวเดียวกัน แต่ขีดฆ่าด้วยเส้นเฉียง (ยกเว้นโฟโตรีซีสเตอร์) พร้อมตัวอักษรระบุประเภทของการควบคุม (U - สำหรับวาริสเตอร์, P - สำหรับสเตรนเกจ, t - สำหรับเทอร์มิสเตอร์ ). โฟโตรีซีสเตอร์ถูกระบุด้วยรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าในวงกลม ซึ่งลูกศรสองลูกชี้ไปทางสัญลักษณ์ของแสง

พารามิเตอร์ของตัวต้านทานไม่ได้ขึ้นอยู่กับความถี่ของกระแสไหล ซึ่งหมายความว่าองค์ประกอบนี้ทำงานเท่าเทียมกันในวงจร DC และ AC (ทั้งความถี่ต่ำและความถี่สูง) ข้อยกเว้นคือตัวต้านทานแบบลวดพันซึ่งมีความเหนี่ยวนำโดยเนื้อแท้และสามารถสูญเสียพลังงานเนื่องจากการแผ่รังสีที่ความถี่สูงและไมโครเวฟ

ขึ้นอยู่กับข้อกำหนดสำหรับคุณสมบัติของวงจรไฟฟ้า ตัวต้านทานสามารถเชื่อมต่อแบบขนานและแบบอนุกรมได้ สูตรคำนวณความต้านทานรวมสำหรับการเชื่อมต่อวงจรที่แตกต่างกันนั้นแตกต่างกันอย่างมาก เมื่อเชื่อมต่อแบบอนุกรม ความต้านทานรวมจะเท่ากับผลรวมอย่างง่ายของค่าขององค์ประกอบที่รวมอยู่ในวงจร: R \u003d R1 + R2 + ... + Rn

เมื่อเชื่อมต่อแบบขนาน ในการคำนวณความต้านทานรวม จำเป็นต้องเพิ่มส่วนกลับของค่าขององค์ประกอบ ซึ่งจะส่งผลให้ค่าที่ตรงกันข้ามกับค่าสุดท้าย: 1/R = 1/R1+ 1/R2 + ... 1/Rn

ความต้านทานรวมของตัวต้านทานที่ต่อแบบขนานจะน้อยกว่าค่าที่น้อยที่สุด

นิกาย

มีค่าความต้านทานมาตรฐานสำหรับองค์ประกอบต้านทานที่เรียกว่า "ช่วงตัวต้านทานเล็กน้อย" แนวทางในการสร้างชุดนี้ขึ้นอยู่กับการพิจารณาดังต่อไปนี้: ขั้นตอนระหว่างค่าควรครอบคลุมค่าเบี่ยงเบนที่อนุญาต (ข้อผิดพลาด) ตัวอย่าง - หากค่าขององค์ประกอบคือ 100 โอห์ม และความคลาดเคลื่อนคือ 10% ค่าถัดไปในซีรีย์จะเป็น 120 โอห์มขั้นตอนดังกล่าวช่วยให้หลีกเลี่ยงค่าที่ไม่จำเป็น เนื่องจากนิกายใกล้เคียงพร้อมกับการกระจายข้อผิดพลาด ในทางปฏิบัติจะครอบคลุมช่วงของค่าทั้งหมดระหว่างค่าเหล่านี้

ตัวต้านทานที่ผลิตขึ้นจะรวมกันเป็นอนุกรมที่มีความคลาดเคลื่อนต่างกัน แต่ละชุดมีชุดชื่อของตัวเอง

ความแตกต่างระหว่างซีรีส์:

• E 6 - ความอดทน 20%;
• E 12 - ความอดทน 10%;
• E 24 - ความอดทน 5% (บางครั้ง 2%);
• E 48 - ความอดทน 2%;
• E 96 - ความอดทน 1%;
• E 192 - ค่าเผื่อ 0.5% (บางครั้ง 0.25%, 0.1% และต่ำกว่า)

ซีรีย์ E 24 ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายรวมถึงค่าความต้านทาน 24 ค่า

เครื่องหมาย

ขนาดขององค์ประกอบความต้านทานนั้นสัมพันธ์โดยตรงกับกำลังการกระจาย ยิ่งสูง ขนาดของชิ้นส่วนก็จะยิ่งมากขึ้น หากการระบุค่าตัวเลขบนไดอะแกรมทำได้ง่าย การทำเครื่องหมายของผลิตภัณฑ์อาจทำได้ยาก แนวโน้มการย่อขนาดในการผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังผลักดันความต้องการส่วนประกอบที่มีขนาดเล็กลง ซึ่งเพิ่มความซับซ้อนของการเขียนข้อมูลบนบรรจุภัณฑ์และการอ่านข้อมูล

เพื่ออำนวยความสะดวกในการระบุตัวต้านทานในอุตสาหกรรมรัสเซียจึงใช้การทำเครื่องหมายตัวอักษรและตัวเลข แนวต้านถูกระบุดังนี้: ตัวเลขระบุมูลค่าหน้าบัตร และตัวอักษรจะวางไว้หลังตัวเลข (ในกรณีของค่าทศนิยม) หรือข้างหน้าของพวกเขา (สำหรับร้อย) หากค่าน้อยกว่า 999 โอห์ม ตัวเลขจะถูกนำไปใช้โดยไม่มีตัวอักษร (หรือตัวอักษร R หรือ E สามารถยืนได้) หากค่าถูกระบุเป็น kOhm ดังนั้นตัวอักษร K จะถูกวางไว้หลังตัวเลข ตัวอักษร M จะสอดคล้องกับค่าในMΩ

การให้คะแนนของตัวต้านทานแบบอเมริกันแสดงด้วยตัวเลขสามหลัก สองตัวแรกใช้สกุลเงิน ตัวที่สาม - จำนวนศูนย์ (สิบ) ที่เพิ่มเข้าไปในค่า

ในการผลิตชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้หุ่นยนต์ สัญลักษณ์ที่ใช้มักจะจบลงที่ด้านข้างของส่วนที่หันไปทางกระดาน ซึ่งทำให้ไม่สามารถอ่านข้อมูลได้

รหัสสี

เพื่อให้แน่ใจว่าข้อมูลเกี่ยวกับพารามิเตอร์ของชิ้นส่วนจะยังคงสามารถอ่านได้จากด้านใดด้านหนึ่ง จะใช้การทำเครื่องหมายสี ในขณะที่สีจะถูกนำไปใช้ในแถบวงแหวน แต่ละสีมีค่าตัวเลขของตัวเอง แถบรายละเอียดจะอยู่ใกล้กับข้อสรุปข้อใดข้อหนึ่งและอ่านจากซ้ายไปขวาจากนั้น หากเนื่องจากชิ้นส่วนขนาดเล็ก การเปลี่ยนการทำเครื่องหมายสีเป็นข้อสรุปเดียวไม่ได้ แสดงว่าแถบแรกกว้างกว่าส่วนที่เหลือ 2 เท่า

องค์ประกอบที่มีข้อผิดพลาดที่อนุญาต 20% จะแสดงด้วยสามบรรทัดสำหรับข้อผิดพลาด 5-10% จะใช้ 4 บรรทัด ตัวต้านทานที่แม่นยำที่สุดแสดงโดยใช้ 5-6 เส้น โดย 2 ตัวแรกสอดคล้องกับพิกัดของชิ้นส่วน หากมี 4 เลน ช่องที่สามหมายถึงตัวคูณทศนิยมสำหรับสองเลนแรก เส้นที่สี่หมายถึงความแม่นยำ หากมี 5 แบนด์ กลุ่มที่สามจะเป็นหน่วยที่สาม ที่สี่คือระดับของตัวบ่งชี้ (จำนวนศูนย์) และที่ห้าคือความแม่นยำ บรรทัดที่หกหมายถึงค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของความต้านทาน (TCR)

ในกรณีของเครื่องหมายสี่แถบ แถบสีทองหรือสีเงินจะอยู่ท้ายสุดเสมอ

สัญญาณทั้งหมดดูซับซ้อน แต่ความสามารถในการอ่านเครื่องหมายอย่างรวดเร็วนั้นมาพร้อมกับประสบการณ์

บทความที่คล้ายกัน: