저항기

모든 회로에서 전압, 전류 및 저항 사이의 관계는 매우 규칙적이므로 다른 두 개를 제어하는 ​​것만으로 회로의 모든 변수를 안정적으로 제어할 수 있습니다. 아마도 모든 회로에서 제어하기 가장 쉬운 변수는 저항일 것입니다. 이것은 전도성 구성 요소의 재료, 크기 및 모양을 변경하여 수행할 수 있습니다(램프의 얇은 금속 필라멘트가 두꺼운 와이어보다 전기 저항을 더 많이 생성한 방법을 기억하십니까?).

저항기란 무엇입니까?

저항이라고 하는 특수 부품은 회로에 삽입하기 위한 정확한 양의 저항을 생성할 목적으로 만들어졌습니다. 일반적으로 금속 와이어 또는 탄소로 구성되며 광범위한 환경 조건에서 안정적인 저항 값을 유지하도록 설계되었습니다.

램프와 달리 빛을 생성하지 않지만 작동 회로에서 전력이 소산될 때 열을 생성합니다. 그러나 일반적으로 저항기의 목적은 사용 가능한 열을 생성하는 것이 아니라 단순히 정확한 양의 전기 저항을 제공하는 것입니다.

저항 도식 기호 및 값

저항에 대한 가장 일반적인 도식 기호는 지그재그 선입니다.

옴 단위의 저항 값은 일반적으로 인접한 숫자로 표시되며 회로에 여러 저항이 있는 경우 R₁과 같은 고유 식별자 번호로 레이블이 지정됩니다. , R₂ , R₃ , 등. 보시다시피, 저항 기호는 가로 또는 세로로 표시될 수 있습니다.

실제 저항기는 지그재그 기호처럼 보이지 않습니다. 대신 회로에 연결하기 위해 돌출된 두 개의 와이어가 있는 작은 튜브 또는 실린더처럼 보입니다. 다음은 다양한 종류와 크기의 저항기 샘플입니다.

물리적 외관을 유지하기 위해 저항의 대체 회로도 기호는 작은 직사각형 상자처럼 보입니다.

저항은 고정 저항이 아닌 가변 저항을 갖는 것으로 표시될 수도 있습니다. 이것은 조정 가능한 저항을 제공할 목적으로 설계된 실제 물리적 장치를 설명하기 위한 것일 수도 있고, 불안정한 저항이 있는 일부 구성 요소를 보여주기 위한 것일 수도 있습니다.

사실, 대각선 화살표로 그려진 구성 요소 기호를 볼 때마다 해당 구성 요소에는 고정 값이 아닌 변수가 있습니다. 이 기호 "수정자"(대각선 화살표)는 표준 전자 기호 규칙입니다.

가변 저항기

가변 저항기는 전기 저항의 양을 변경하기 위해 이동할 수 있는 회전 샤프트 또는 레버와 같은 물리적 조정 수단이 있어야 합니다. 다음은 가변 저항기로 사용할 수 있는 전위차계라는 일부 장치를 보여주는 사진입니다.

저항기의 정격 전력

저항기는 저항을 통과하는 전류가 저항의 "마찰"을 극복할 때 열 에너지를 발산하기 때문에 저항기는 과열 및 손상을 유지하지 않고 발산할 수 있는 열 에너지의 측면에서도 평가됩니다. 당연히 이 정격 전력은 "와트"의 물리적 단위로 지정됩니다. 휴대용 라디오와 같은 소형 전자 장치에서 볼 수 있는 대부분의 저항기는 1/4(0.25) 와트 이하의 정격입니다.

모든 저항의 정격 전력은 물리적 크기에 대략 비례합니다. 첫 번째 저항기 사진에서 정격 전력이 크기와 어떤 관련이 있는지 확인하십시오. 저항이 클수록 전력 손실 정격이 높아집니다. 또한 저항(옴)이 크기와 관련이 없다는 점에 유의하십시오! 전류에 저항하는 것 외에는 아무 것도 하지 않는 장치가 지금은 무의미해 보일 수 있지만 저항기는 회로에서 매우 유용한 장치입니다.

그것들은 간단하고 전기 및 전자 분야에서 널리 사용되기 때문에 저항과 배터리로만 구성된 회로를 분석하는 데 상당한 시간을 할애하게 됩니다.

저항기는 어떻게 유용합니까?

저항의 유용성에 대한 실용적인 설명을 보려면 아래 사진을 살펴보십시오. 이것은 인쇄 회로 기판 또는 PCB의 사진입니다. 절연 페놀 섬유판과 전도성 구리 스트립의 샌드위치 레이어로 구성된 어셈블리로, "납땜"이라고 하는 저온 용접 프로세스를 통해 구성 요소를 삽입하고 고정할 수 있습니다.

이 회로 기판의 다양한 구성 요소는 인쇄된 레이블로 식별됩니다. 저항기는 문자 "R"로 시작하는 레이블로 표시됩니다.

이 특정 회로 기판은 전화선을 통해 디지털 정보를 전송할 수 있는 "모뎀"이라고 하는 컴퓨터 액세서리입니다. 이 모뎀의 보드에는 최소 12개의 저항(모두 1/4와트 전력 손실 정격)이 있습니다. 모든 검은색 직사각형("집적 회로" 또는 "칩"이라고 함)에는 내부 기능을 위한 자체 저항 어레이도 포함되어 있습니다. 또 다른 회로 기판의 예는 "표면 실장 장치"라고 하는 더 작은 단위로 패키징된 저항기를 보여줍니다.

이 특정 회로 기판은 개인용 컴퓨터 하드 디스크 드라이브의 밑면이며 다시 한 번 납땜된 저항은 문자 "R"로 시작하는 레이블로 지정됩니다.

이 회로 기판에는 100개가 넘는 표면 실장 저항기가 있으며 이 수에는 물론 검은색 "칩" 내부 저항기 수는 포함되지 않습니다. 이 두 사진은 저항(전류의 흐름을 "단순히" 반대하는 장치)이 전자 분야에서 매우 중요한 구성 요소라는 것을 누구에게나 확신시켜 줄 것입니다!

개략도의 "로드"

개략도에서 저항 기호는 전기 에너지로 유용한 작업을 수행하는 회로의 일반적인 유형의 장치를 설명하는 데 사용되는 경우가 있습니다. 특정하지 않은 전기 장치는 일반적으로 부하라고 합니다. 따라서 "부하"라는 레이블이 붙은 저항 기호를 보여주는 개략도, 특히 실제 전력 사용과 관련이 없는 몇 가지 개념을 설명하는 자습서 회로도에서 해당 기호는 저항기보다 더 실용적인 것의 일종의 속기 표현입니다.

저항 회로 분석

이 단원에서 배운 내용을 요약하기 위해 다음 회로를 분석하여 주어진 정보에서 우리가 할 수 있는 모든 것을 결정해 보겠습니다.

여기에서 시작하기 위해 주어진 것은 배터리 전압(10볼트)과 회로 전류(2암페어)뿐입니다. 우리는 저항기의 저항을 옴 단위로, 저항이 소비하는 전력을 와트 단위로 알지 못합니다. 옴의 법칙 방정식 배열을 조사하여 알려진 양의 전압 및 전류로부터 답을 제공하는 두 가지 방정식을 찾았습니다.

알려진 양의 전압(E)과 전류(I)를 이 두 방정식에 대입하면 회로 저항(R)과 전력 손실(P)을 결정할 수 있습니다.

10볼트 및 2암페어의 회로 조건에서 저항기의 저항은 5Ω이어야 합니다. 이 값에서 작동하도록 회로를 설계하는 경우 최소 정격 전력이 20와트인 저항을 지정해야 합니다. 그렇지 않으면 과열되어 고장날 수 있습니다.

저항 재료

저항기는 다양한 재료에서 찾을 수 있으며, 각각은 고유한 특성과 특정 사용 영역을 가지고 있습니다. 대부분의 전기 엔지니어는 다음 유형을 사용합니다.

와인드(WW) 저항기

권선 저항기는 비전도성 코어 주위에 저항선을 나선형으로 감아 제조됩니다. 일반적으로 고정밀 및 전력 응용 분야를 위해 생산됩니다. 코어는 일반적으로 세라믹 또는 유리 섬유로 만들어지고 저항선은 니켈-크롬 합금으로 만들어지며 50kHz 이상의 주파수를 가진 애플리케이션에는 적합하지 않습니다.

권선 저항기의 표준 특성은 낮은 노이즈와 온도 변화에 대한 안정성입니다. 저항 값은 0.1~100kΩ 범위에서 사용할 수 있으며 정확도는 0.1%~20%입니다.

금속 ​​필름 저항기

니크롬 또는 탄탈륨 질화물은 일반적으로 금속막 저항기에 사용됩니다. 세라믹 재료와 금속의 조합은 일반적으로 저항 재료를 구성합니다. 레이저나 연마제로 카본 필름과 같이 필름에 나선형 패턴을 절단하여 저항값을 변경합니다. 금속 필름 저항기는 일반적으로 권선 저항기보다 온도에 대해 덜 안정적이지만 더 높은 주파수를 더 잘 처리합니다.

금속 ​​산화물 필름 저항기

금속 산화물 저항기는 주석 산화물과 같은 금속 산화물을 사용하므로 금속막 저항기와 약간 다릅니다. 이 저항기는 신뢰할 수 있고 안정적이며 금속 필름 저항기보다 높은 온도에서 작동합니다. 이 때문에 금속 산화막 저항기는 높은 내구성이 요구되는 응용 분야에 사용됩니다.

포일 저항기

1960년대에 개발된 호일 저항기는 여전히 가장 정확하고 안정적인 유형의 저항기 중 하나이며 고정밀 요구 사항이 필요한 애플리케이션에 사용됩니다. 얇은 벌크 금속 호일이 접착된 세라믹 기판이 저항 요소를 구성합니다. 포일 저항기는 매우 낮은 온도 저항 계수를 특징으로 합니다.

탄소 구성(CCR) 저항기

1960년대까지 탄소 합성 저항기는 대부분의 애플리케이션에 대한 표준이었습니다. 그것들은 신뢰할 수 있지만 그다지 정확하지 않습니다(허용 오차는 약 5%보다 좋을 수 없음). CCR Resistor의 저항 소자는 미세한 탄소 입자와 비전도성 세라믹 재료의 혼합물을 사용합니다.

물질을 원기둥 모양으로 성형하여 굽는다. 본체의 치수와 세라믹 재료에 대한 탄소의 비율이 저항값을 결정합니다. 이 과정에서 더 많은 탄소가 사용된다는 것은 저항이 더 낮아진다는 것을 의미합니다. CCR 저항기는 높은 에너지 펄스를 견딜 수 있는 능력 때문에 특정 애플리케이션에 여전히 유용합니다. 좋은 예로는 전원 공급 장치가 있습니다.

탄소 필름 저항기

탄소 필름 저항기는 절연 원통형 코어에 얇은 탄소 필름(저항 경로를 증가시키기 위해 필름에 나선형으로 절단됨)을 가지고 있습니다. 이렇게 하면 저항 값이 더 정확해지고 저항 값도 증가합니다. 탄소막 저항기는 탄소 조성 저항기보다 훨씬 정확합니다. 특수 탄소막 저항기는 높은 펄스 안정성이 필요한 애플리케이션에 사용됩니다.

핵심 성과 지표(KPI)

각 저항 재료에 대한 KPI는 아래에서 찾을 수 있습니다.

특징 금속 필름 두꺼운 금속 필름 정밀 금속 필름 탄소 구성 카본 필름 온도 범위-55+125-55+130-55+155-40+105.55+155최대. 온도 coeff.100100151200250-1000Vmax200-350250200350-500350-500Noise (μV인가 DC의 볼트 당) 0.50.10.14 (100K) 5 (100K) Insul.1000010000100001000010000Solder R (저항 값의 변화 %) 0.20 % 0.15 % 0.02 % 0.50 % 2 % 습열(저항값 변화율 %)0.50%1%0.50%15%3.50%저장 수명(저항값 변화율)0.10%0.10%0.00%5%2%전체 정격(70degC에서 2000h)1%1%0.03 %10%4%

검토:

<울>

저항기라고 하는 장치는 전기 회로에 정확한 양의 저항을 제공하도록 제작되었습니다. 저항기는 저항(옴)과 열 에너지(와트)를 발산하는 능력 모두에서 평가됩니다.

저항기 저항 등급은 대략적인 전력 등급은 가능하지만 해당 저항기의 물리적 크기로 결정할 수 없습니다. 저항이 클수록 더 많은 전력을 손상 없이 안전하게 소산할 수 있습니다.

전력으로 유용한 작업을 수행하는 모든 장치를 일반적으로 부하라고 합니다. 때때로 저항기 기호는 실제 저항기보다는 비특정 부하를 지정하기 위해 회로도에서 사용됩니다.

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