Резистор

Иное название этого понятия — «Сопротивление»; см. также другие значения.

Шесть резисторов разных номиналов и точности, промаркированные с помощью цветовой схемы

Рези́стор (англ. resistor, от лат. resisto — сопротивляюсь) — пассивный элемент электрической цепи, в идеале характеризуемый только сопротивлением электрическому току, то есть для идеального резистора в любой момент времени должен выполняться закон Ома для участка цепи: мгновенное значение напряжения на резисторе пропорционально току проходящему через него $~U(t) = R \cdot I(t)$. На практике же резисторы в той или иной степени обладают также паразитной ёмкостью, паразитной индуктивностью и нелинейностью вольт-амперной характеристики.

Обозначение резисторов на схемах

а) обозначение, принятое в России и в Европе
б) принятое в США

В России условные графические обозначения резисторов на схемах должны соответствовать ГОСТ 2.728-74. В соответствии с ним, постоянные резисторы обозначаются следующим образом:

Обозначение по ГОСТ 2.728-74	Описание
	Постоянный резистор без указания номинальной мощности рассеивания
	Постоянный резистор номинальной мощностью рассеивания 0,05 Вт
	Постоянный резистор номинальной мощностью рассеивания 0,125 Вт
	Постоянный резистор номинальной мощностью рассеивания 0,25 Вт
	Постоянный резистор номинальной мощностью рассеивания 0,5 Вт
	Постоянный резистор номинальной мощностью рассеивания 1 Вт
	Постоянный резистор номинальной мощностью рассеивания 2 Вт
	Постоянный резистор номинальной мощностью рассеивания 5 Вт
	Постоянный резистор номинальной мощностью рассеивания 10 Вт[1]

Переменные, подстроечные и нелинейные резисторы обозначаются следующим образом:

Обозначение по ГОСТ 2.728-74	Описание
	Переменный резистор.
	Переменный резистор, включенный как реостат (ползунок соединён с одним из крайних выводов).
	Подстроечный резистор.
	Подстроечный резистор, включенный как реостат (ползунок соединён с одним из крайних выводов).
	Варистор (сопротивление зависит от приложенного напряжения).
	Термистор (сопротивление зависит от температуры).
	Фоторезистор (сопротивление зависит от освещённости).

Цепи, состоящие из резисторов

Последовательное соединение резисторов

При последовательном соединении резисторов их сопротивления складываются

$R = R_1 + R_2 + R_3 + \ldots$

Доказательство  

Так как общая разность потенциалов равна сумме её составляющих: $U=U_1+U_2+U_3+\ldots$

А из закона Ома падение напряжения $~U_i$ на каждом сопротивлении $~R_i$ равно: $~ U_i = I_i R_i$

при этом из закона сохранения заряда, через все резисторы идёт одинаковый ток $~I$, поэтому подставляя в формулу для суммы напряжений закон Ома, записываем: $I R = I R_1 + I R_2 + I R_3 + \ldots$

Делим всё на ток $~I$ и получаем: $R = R_1 + R_2 + R_3 + \ldots$

Если $~R_1=R_2=R_3=...=R_n$, то общее сопротивление равно: $~R=nR_1$

При последовательном соединении резисторов их общее сопротивление будет больше наибольшего из сопротивлений.

Параллельное соединение резисторов

При параллельном соединении резисторов складываются величины, обратно пропорциональные сопротивлению (то есть общая проводимость $\frac{1}{R}$ складывается из проводимостей каждого резистора $\frac{1}{R_i}$)

$\frac{1}{R} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} + \frac{1}{R_3} + \ldots$

Если цепь можно разбить на вложенные подблоки, последовательно или параллельно включённые между собой, то сначала считают сопротивление каждого подблока, потом заменяют каждый подблок его эквивалентным сопротивлением, таким образом находится общее(искомое) сопротивление.

Доказательство  

Так как заряд при разветвлении тока сохраняется, то: $I = I_1 + I_2 + I_3 + \ldots$

Из закона Ома ток $~I_i$ через каждый резистор равен: $I_i =\frac{U_i}{R_i}$, но разность потенциалов на всех резисторах будет одинакова, поэтому перепишем уравнение суммы токов: $\frac{U}{R} = \frac{U}{R_1} + \frac{U}{R_2} + \frac{U}{R_3} + \ldots$

Делим всё на $U$ и получаем общую проводимость $\frac{1}{R} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} + \frac{1}{R_3} + \ldots$, и общее сопротивление $R = \frac{1}{\frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} + \frac{1}{R_3} + \ldots}$

Для двух параллельно соединенных резисторов их общее сопротивление равно: $R = \frac{R_1R_2}{R_1+R_2}$.

Если $~R_1=R_2=R_3=...=R_n$, то общее сопротивление равно: $R=\frac{R_1}{n}$

При параллельном соединении резисторов их общее сопротивление будет меньше наименьшего из сопротивлений.

Смешанное соединение резисторов

Схема состоит из двух параллельно включённых блоков, один из них состоит из последовательно включённых резисторов $~ R_1$ и $~ R_2$, общим сопротивлением $~ R_1 + R_2$, другой из резистора $~ R_3$, общая проводимость будет равна $\frac{1}{R} = \frac{1}{(R_1 + R_2)} + \frac{1}{R_3}$ , то есть общее сопротивление $R = \frac{R_3 (R_1+R_2)}{R_1+R_2+R_3}$.

Для расчёта таких цепей из резисторов, которые нельзя разбить на блоки последовательно или параллельно соединённые между собой, применяют правила Кирхгофа. Иногда для упрощения расчётов бывает полезно использовать преобразование треугольник-звезда и применять принципы симметрии.

Делитель напряжения

Основная статья: Делитель напряжения

Делитель напряжения.

$U_{WY}=U_{WE}\frac{R_1}{(R+R_1)}$

Если R=9R₁, то U_WY=0,1U_WE, то есть произойдёт деление входного напряжения в 10 раз.

Классификация резисторов

Три резистора разных номиналов для поверхностного монтажа (SMD), припаянные на печатную плату.

Резисторы являются элементами электронной аппаратуры и могут применяться как дискретные компоненты или как составные части интегральных микросхем. Дискретные резисторы классифицируются по назначению, виду ВАХ, по способу защиты и по способу монтажа, характеру изменения сопротивления, технологии изготовления.^[2]

По назначению:

• резисторы общего назначения;
• резисторы специального назначения:
  • высокоомные (сопротивления от десятка МОм до единиц ТОм, рабочие напряжения 100..400 В);
  • высоковольтные (рабочие напряжения — десятки кВ);
  • высокочастотные (имеют малые собственные индуктивности и ёмкости, рабочие частоты до сотен МГц);
  • прецизионные и сверхпрецизионные (повышенная точность, допуск 0,001 — 1 %).

По характеру изменения сопротивления:

Постоянные резисторы (для навесного монтажа).

Переменный резистор.

Подстроечные резисторы.

Прецизионный многооборотный подстроечный резистор.

• постоянные резисторы;
• переменные регулировочные резисторы;
• переменные подстроечные резисторы.

По способу защиты:

• изолированные;
• неизолированные;
• вакуумные;
• герметизированные.

По способу монтажа:

• для печатного монтажа;
• для навесного монтажа;
• для микросхем и микромодулей.

По виду вольт-амперной характеристики:

• линейные резисторы;
• нелинейные резисторы:
  • варисторы — сопротивление зависит от приложенного напряжения;
  • терморезисторы — сопротивление зависит от температуры;
  • фоторезисторы — сопротивление зависит от освещённости;
  • тензорезисторы — сопротивление зависит от деформации резистора;
  • магниторезисторы — сопротивление зависит от величины магнитного поля.

По технологии изготовления^{[источник не указан 1278 дней]}:

Проволочный резистор с отводом.

Плёночный угольный резистор (часть защитного покрытия удалена для демонстрации токопроводного слоя).

• Проволочные резисторы. Представляют собой кусок проволоки с высоким удельным сопротивлением, намотанный на какой-либо каркас. Могут иметь значительную паразитную индуктивность. Высокоомные малогабаритные проволочные резисторы иногда изготавливают из микропровода.
• Плёночные металлические резисторы. Представляют собой тонкую плёнку металла с высоким удельным сопротивлением, напылённую на керамический сердечник, на концы сердечника надеты металлические колпачки с проволочными выводами. Иногда, для повышения сопротивления, в плёнке прорезается винтовая канавка. Это наиболее распространённый тип резисторов.
• Металлофольговые резисторы. В качестве резистивного материала используется тонкая металлическая лента.
• Угольные резисторы. Бывают плёночными и объёмными. Используют высокое удельное сопротивление графита.
• Интегральный резистор. Используется сопротивление слаболегированного полупроводника. Эти резисторы могут иметь большую нелинейность вольт-амперной характеристики. В основном используются в составе интегральных микросхем, где применить другие типы резисторов невозможно или не технологично.

Резисторы, выпускаемые промышленностью

Резисторы

Выпускаемые промышленностью резисторы одного и того же номинала имеют разброс сопротивлений. Значение возможного разброса определяется точностью резистора. Выпускают резисторы с точностью 20 %, 10 %, 5 %, и т. д. вплоть до 0,01 %^[3]. Номиналы резисторов не произвольны: их значения выбираются из специальных номинальных рядов, наиболее часто из номинальных рядов E6 (20 %), E12 (10 %) или E24 (для резисторов с точностью до 5 %), для более точных резисторов используются более точные ряды (например E48).

Резисторы, выпускаемые промышленностью характеризуются также определённым значением максимальной рассеиваемой мощности (выпускаются резисторы мощностью 0,125Вт 0,25Вт 0,5Вт 1Вт 2Вт 5Вт) (Согласно ГОСТ 24013-80 и ГОСТ 10318-80 советской радиотехнической промышленностью выпускались резисторы следующих номиналов мощностей, в Ваттах, Вт.: 0.01, 0.025, 0.05, 0.062, 0.125, 0.5, 1, 2, 3, 4, 5, 8, 10, 16, 25, 40, 63, 100, 160, 250, 500)
^[4]

Маркировка резисторов с проволочными выводами

Резисторы, в особенности малой мощности — мелкие детали, резистор мощностью 0,125Вт имеет длину несколько миллиметров и диаметр порядка миллиметра. Прочитать на такой детали номинал с десятичной запятой невозможно. Поэтому, при указании номинала вместо десятичной точки пишут букву, соответствующую единицам измерения (К — для килоомов, М — для мегаомов, E или R для единиц Ом). Кроме того, любой номинал отображается максимум тремя символами. Например 4K7 обозначает резистор, сопротивлением 4,7 кОм, 1R0 — 1 Ом, М12 - 120кОм (0,12МОм) и т. д. Однако в таком виде наносить номиналы на маленькие резисторы трудно и применяют маркировку цветными полосами.

Для резисторов с точностью 20 % используют маркировку с тремя полосками, для резисторов с точностью 10 % и 5 % маркировку с четырьмя полосками, для более точных резисторов с пятью или шестью полосками. Первые две полоски всегда означают первые два знака номинала. Если полосок 3 или 4, третья полоска означает десятичный множитель, то есть степень десятки, которая умножается на двузначное число, указанное первыми двумя полосками. Если полосок 4, последняя указывает точность резистора. Если полосок 5, третья означает третий знак сопротивления, четвёртая — десятичный множитель, пятая — точность. Шестая полоска, если она есть, указывает температурный коэффициент сопротивления (ТКС). Если эта полоска в 1,5 раза шире остальных, то она указывает надёжность резистора (% отказов на 1000 часов работы)

Следует отметить, что иногда встречаются резисторы с 5 полосами, но стандартной (5 или 10 %) точностью. В этом случае первые две полосы задают первые знаки номинала, третья — множитель, четвёртая — точность, а пятая — температурный коэффициент.

Цветовая кодировка резисторов

Цвет	как число	как десятичный множитель	как точность в %	как ТКС в ppm/°C	как % отказов
серебристый	—	1·10−2 = «0,01»	10	—	—
золотой	—	1·10−1 = «0,1»	5	—	—
чёрный	0	1·100 = 1	—	—	—
коричневый	1	1·101 = «10»	1	100	1 %
красный	2	1·10² = «100»	2	50	0,1 %
оранжевый	3	1·10³ = «1000»	—	15	0,01 %
жёлтый	4	1·104 = «10 000»	—	25	0,001 %
зелёный	5	1·105 = «100 000»	0,5	—	—
синий	6	1·106 = «1 000 000»	0,25	10	—
фиолетовый	7	1·107 = «10 000 000»	0,1	5	—
серый	8	1·108 = «100 000 000»	—	—	—
белый	9	1·109 = «1 000 000 000»	—	1	—
отсутствует	—	—	20 %	—	—

Пример

Допустим, на резисторе имеются четыре полосы: коричневая, чёрная, красная и золотая. Первые две полоски дают 1 0, третья 100, четвёртая даёт точность 5 %, итого резистор сопротивлением 10·100 Ом = 1 кОм, с точностью ±5 %.

Запомнить цветную кодировку резисторов нетрудно: после чёрной 0 и коричневой 1 идёт последовательность цветов радуги. Так как маркировка была придумана в англоязычных странах, голубой и синий цвета не различаются.

Для облегчения различные разработчики программного обеспечения создают программы, которые определяют сопротивление резистора.

Поскольку резистор симметричная деталь, может возникнуть вопрос: «Начиная с какой стороны читать полоски?» Для четырёхполосной маркировки обычных резисторов с точностью 5 и 10 % вопрос решается просто: золотая или серебряная полоска всегда стоит в конце. Для трёхполосочного кода первая полоска стоит ближе к краю резистора, чем последняя. Для других вариантов важно, чтобы получалось значение сопротивления из номинального ряда, если не получается, нужно читать наоборот. (Для резисторов МЛТ-0,125 производства СССР с 4 полосками, первой является полоска, нанесённая ближе к краю; обычно она находится на металлическом стаканчике вывода, а остальные три — на более узком керамическом теле резистора).

Особый случай использования цветовой маркировки резисторов — перемычки нулевого сопротивления. Они обозначаются одной чёрной (0) полоской по центру. (Использование таких резисторо-подобных перемычек вместо дешёвых кусков проволоки объясняется желанием производителей сократить расходы на перенастройку сборочных автоматов).

Маркировка SMD-резисторов

«Резисторы» нулевого сопротивления (перемычки на плате) кодируются одной цифрой «0». Бо́льшее количество знаков обозначает:

Кодирование 3 или 4 цифрами

• ABC обозначает AB•10^C Ом

например 102 — это 10•10² Ом = 1 кОм

• ABCD обозначает ABC•10^D Ом, точность 1 % (ряд E96)

например 1002 — это 100•10² Ом = 10 кОм

1кОм=1000Ом

Кодирование цифра-цифра-буква (JIS-C-5201)

Ряд E96, точность 1 %.

Мантисса m значения сопротивления кодируется 2 цифрами (см таблицу), степень при 10 кодируется буквой.

Примеры: 09R = 12,1 Ом; 80E = 6,65 МОм; все 1 %.

• S = 10⁻²
• R или X = 10⁻¹
• A = 10⁰ = 1
• B = 10¹
• C = 10²
• D = 10³
• E = 10⁴
• F = 10⁵

код	m		код	m		код	m		код	m		код	m		код	m
01	100		17	147		33	215		49	316		65	464		81	681
02	102		18	150		34	221		50	324		66	475		82	698
03	105		19	154		35	226		51	332		67	487		83	715
04	107		20	158		36	232		52	340		68	499		84	732
05	110		21	162		37	237		53	348		69	511		85	750
06	113		22	165		38	243		54	357		70	523		86	768
07	115		23	169		39	249		55	365		71	536		87	787
08	118		24	174		40	255		56	374		72	549		88	806
09	121		25	178		41	261		57	383		73	562		89	825
10	124		26	182		42	267		58	392		74	576		90	845
11	127		27	187		43	274		59	402		75	590		91	866
12	130		28	191		44	280		60	412		76	604		92	887
13	133		29	196		45	287		61	422		77	619		93	909
14	137		30	200		46	294		62	432		78	634		94	931
15	140		31	205		47	301		63	442		79	649		95	953
16	143		32	210		48	309		64	453		80	665		96	976

Кодирование буква-цифра-цифра

Ряды E24 и E12, точность 2 %, 5 % и 10 %. (Ряд E48 не используется).

Степень при 10 кодируется буквой (так же, как для 1%-х сопротивлений, см список выше), мантисса m значения сопротивления и точность кодируется 2 цифрами (см таблицу).

Примеры:

• 2 %, 1,00 Ом = S01
• 5 %, 1,00 Ом = S25
• 5 %, 510 Ом = A42
• 10 %, 1,00 Ом = S49
• 10 %, 820 кОм = D60

2 %			5 %			10 %
код	m		код	m		код	m
01	100		25	100		49	100
02	110		26	110		50	120
03	120		27	120		51	150
04	130		28	130		52	180
05	150		29	150		53	220
06	160		30	160		54	270
07	180		31	180		55	330
08	200		32	200		56	390
09	220		33	220		57	470
10	240		34	240		58	560
11	270		35	270		59	680
12	300		36	300		60	820
13	330		37	330
14	360		38	360
15	390		39	390
16	430		40	430
17	470		41	470
18	510		42	510
19	560		43	560
20	620		44	620
21	680		45	680
22	750		46	750
23	820		47	820
24	910		48	910

Некоторые дополнительные свойства резисторов

Зависимость сопротивления от температуры

Основная статья: Терморезистор

Лабораторный резистор

Сопротивление металлических и проволочных резисторов немного зависит от температуры. При этом зависимость от температуры практически линейная $~R=R_0 (1+ \alpha (t-t_0))$, так как коэффициенты 2 и 4 порядка достаточно малы и при обычных измерениях ими можно пренебречь. Коэффициент $~\alpha$ называют температурным коэффициентом сопротивления. Такая зависимость сопротивления от температуры позволяет использовать резисторы в качестве термометров. Сопротивление полупроводниковых резисторов может зависеть от температуры сильнее, возможно, даже экспоненциально по закону Аррениуса, однако в практическом диапазоне температур и эту экспоненциальную зависимость можно заменить линейной.

Шум резисторов

Даже идеальный резистор при температуре выше абсолютного нуля является источником шума. Это следует из фундаментальной флуктуационно-диссипационной теоремы (в применении к электрическим цепям это утверждение известно также как теорема Найквиста). При частоте, существенно меньшей чем $k \frac{T}{h}$ (где $~k$ — постоянная Больцмана, $~T$ — абсолютная температура резистора в градусах Кельвина, $~h$ — постоянная Планка) спектр теплового шума равномерный («белый шум»), спектральная плотность шума (преобразование Фурье от коррелятора напряжений шума) $|U|^2_\omega=4 R kT$, где $U^2_\omega=\int dt \langle U(t) U(0)\rangle e^{i\omega t}$. Видно, что чем больше сопротивление, тем больше эффективное напряжение шума, также, эффективное напряжение шума пропорционально корню из температуры.

Даже при абсолютном нуле температур у резисторов, составленных из квантовых точечных контактов будет иметься шум, обусловленный Ферми-статистикой. Устраним путём последовательного и параллельного включения нескольких контактов.

Уровень шума реальных резисторов выше. В шуме реальных резисторов также всегда присутствует компонента, интенсивность которой пропорциональна обратной частоте, то есть 1/f шум или «розовый шум». Этот шум возникает из-за множества причин, одна из главных перезарядка ионов примесей, на которых локализованы электроны.

Шумы резисторов возникают за счет прохождения в них тока. В переменных резисторах имеются так называемые «механические» шумы, возникающие при работе подвижных контактов.

См. также

• Номинал
• Электрическое сопротивление
• Потенциометр (резистор)
• Реостат

Примечания

1. ↑ Данное обозначение не соответствует ГОСТ 2.728-74
2. ↑ Аксенов А. И., Нефедов А. В. Элементы схем бытовой радиоаппаратуры. Конденсаторы. Резисторы. — C. 126
3. ↑ ITC-Electronics — Прецизионные резисторы SMR1DZ и SMR3DZ
4. ↑ А. А. Бокуняев, Н.М, Борисов, Р. Г. Варламов и др. Справочная книга радиолюбителя-конструктора.-М.Радио и связь 1990—624 с.: ISBN 5-256-00658-4

Ссылки

	Резистор на Викискладе?

• Цветовое кодирование резисторов и подбор номиналов из стандартного ряда
• Цветовая маркировка резисторов, конденсаторов и индуктивностей
• Резисторы пусковых и пускорегулирующих реостатов
• ГОСТ 10318-80. Резисторы переменные. Основные параметры
• Классификация резисторов по используемым материалам и технологии изготовления
• Характеристики резисторов. Выбор по параметрам

Литература

• Резисторы (справочник) / под ред. И. И. Четверткова — М.:Энергоиздат, 1991
• Аксенов А. И., Нефедов А. В. Элементы схем бытовой радиоаппаратуры. Конденсаторы. Резисторы: Справочник. — М.: Радио и связь, 1995. — 272 с. — (Массовая радиобиблиотека; Вып. 1203).
• Справочник по элементам радиоэлектронных устройств / под ред. В. Н. Дулина, М. С. Жука — М.:Энергия, 1978

Электронные компоненты

 

Пассивные твердотельные	Резистор  · Переменный резистор  · Подстроечный резистор  · Варистор  · Конденсатор  · Переменный конденсатор  · Подстроечный конденсатор  · Катушка индуктивности  · Кварцевый резонатор  · Предохранитель  · Самовосстанавливающийся предохранитель  · Трансформатор
Активные твердотельные	Диод  · Светодиод  · Фотодиод  · Полупроводниковый лазер  · Диод Шоттки  · Стабилитрон  · Стабистор  · Варикап  · Вариконд  · Диодный мост  · Лавинно-пролётный диод  · Туннельный диод  · Диод Ганна Транзистор  · Биполярный транзистор  · Полевой транзистор  · КМОП-транзистор  · Однопереходный транзистор  · Фототранзистор  · Составной транзистор · Баллистический транзистор Интегральная схема  · Цифровая интегральная схема  · Аналоговая интегральная схема Тиристор  · Симистор  · Динистор  · Мемристор
Пассивные вакуумные	Бареттер
Активные вакуумные и газоразрядные	Электронная лампа  · Электровакуумный диод  · Триод  · Тетрод  · Пентод  · Гексод  · Гептод  · Пентагрид  · Октод  · Нонод  · Механотрон  · Клистрон  · Магнетрон  · Амплитрон  · Платинотрон  · Электронно-лучевая трубка  · Лампа бегущей волны
Устройства отображения	Электронно-лучевая трубка  · ЖК-дисплей  · Светодиод  · Газоразрядный индикатор  · Вакуумно-люминесцентный индикатор  · Флажковый индикатор  · Семисегментный индикатор
Акустические устройства и датчики	Микрофон  · Громкоговоритель  · Тензорезистор
Термоэлектрические устройства	Термистор  · Термопара  · Элемент Пельтье