Основные параметры и характеристики резисторов: на что обратить внимание?

Резисторы являются важнейшими компонентами электрических и электронных схем. От их параметров напрямую зависит работа всей системы. Давайте разберемся, какие характеристики резисторов считаются ключевыми.

Определение и назначение резисторов

Резистор - это пассивный электронный компонент, предназначенный для создания сопротивления электрическому току в цепи. Основное его назначение - ограничивать силу тока, создавать падение напряжения на отдельных участках цепи, рассеивать электрическую энергию в виде тепла.

Резисторы широко применяются во всех областях электроники - от простых бытовых устройств до сложных вычислительных систем. Без резисторов невозможна работа усилителей, фильтров, стабилизаторов, генераторов, измерительных приборов и многого другого.

Рассмотрим наиболее важные параметры резисторов, которые необходимо знать для грамотного применения этих компонентов.

Номинальное сопротивление

Основной параметр любого резистора - это его номинальное сопротивление, которое измеряется в омах. Именно от этой величины зависит, насколько резистор будет ограничивать ток в цепи.

Номинальные сопротивления резисторов лежат в очень широком диапазоне - от долей ома до десятков мегаом. При выборе резистора нужно ориентироваться на требуемую величину сопротивления в конкретной схеме.

Допустимая рассеиваемая мощность

Любой резистор нагревается от протекающего через него тока. Чем выше номинальное сопротивление и ток, тем больше выделяемая мощность в виде тепла.

Допустимая рассеиваемая мощность - это максимальная мощность, которую резистор может рассеивать в течение длительного времени, не выходя из строя. Этот параметр обычно указывается в ваттах или милливаттах.

Превышение допустимой мощности приведет к перегреву резистора и его выходу из строя.

Допуск

Из-за технологических особенностей производства невозможно изготовить все резисторы одного номинала с совершенно одинаковым сопротивлением. Для оценки отклонения реального сопротивления резистора от номинального значения используется параметр "допуск".

Допуск указывается в процентах или долях процента. Например, резистор с номиналом 1 кОм и допуском 5% может иметь фактическое сопротивление в диапазоне от 950 Ом до 1,05 кОм.

Температурный коэффициент сопротивления

Сопротивление резистора зависит от температуры. При нагреве сопротивление обычно увеличивается. Эту зависимость описывает температурный коэффициент сопротивления (ТКС).

У качественных резисторов ТКС невелик и составляет единицы или доли процента на градус. Знание ТКС важно при расчете схем, работающих в широком диапазоне температур.

Это основные параметры, от которых зависят свойства и область применения резистора. Далее мы рассмотрим дополнительные характеристики.

Типы и конструкции резисторов

Существует множество типов и конструкций резисторов, отличающихся принципом действия, технологией изготовления, габаритами, диапазоном рабочих параметров.

• Проволочные резисторы. В таких резисторах в качестве резистивного элемента используется специальная проволока или лента, намотанная на изоляционный каркас. Проволочные резисторы дешевы, но обладают значительной паразитной индуктивностью.
• Пленочные резисторы. Резистивный элемент выполнен в виде особого состава, нанесенного тонким слоем на керамический корпус. Такие резисторы компактны и дешевы в производстве.
• Слойные резисторы. Представляют собой резистивную пленку, сформированную непосредственно на поверхности кристалла интегральной микросхемы. Применяются в микроэлектронике.
• Объемные резисторы. Резистивным элементом является специальный прессованный состав внутри корпуса. Объемные резисторы обладают повышенной мощностью рассеяния.

Кроме того, существуют переменные резисторы, сопротивление которых можно плавно регулировать, углеродистые резисторы, выполненные на основе графита, и многие другие.

Маркировка резисторов

Для обозначения номинала и основных параметров резисторов используется цветовая и буквенно-цифровая маркировка.

• Цветовой код. Нанесенные на корпус резистора цветные полосы и кольца позволяют определить величину его сопротивления, допуск, температурный коэффициент и другие данные. Расшифровка цветового кода производится по специальным таблицам.
• Буквенно-цифровые обозначения. Номинал резистора может быть указан с использованием буквенных кодов единиц измерения: к - килоом, М - мегаом и т.д. Например, маркировка 10к обозначает резистор с сопротивлением 10 килоом.

Таким образом, зная принципы маркировки, можно определить основные параметры резистора.

Выбор резистора под конкретную задачу

При выборе резистора для использования в электрической схеме необходимо учитывать особенности его работы в данной цепи и выбрать оптимальный вариант по совокупности параметров.

В первую очередь необходимо определить:

• Требуемую величину сопротивления
• Допустимый диапазон напряжений
• Максимальный протекающий ток
• Условия эксплуатации (температура, влажность)

На основе этих данных можно рассчитать мощность, которую должен рассеивать резистор, и выбрать оптимальный допуск.

Для разных применений подойдут резисторы разных типов и конструкций. Например:

• В высокочастотных схемах лучше использовать пленочные резисторы
• Для больших мощностей подходят проволочные или объемные резисторы
• В импульсных источниках питания необходимы резисторы повышенной мощности

Если резистор будет значительно нагреваться, стоит выбрать его с минимально возможным ТКС, чтобы сопротивление менялось несущественно.

• Ориентация на стандартные номиналы. Желательно подбирать значения из рядов E6, E12, E24, поскольку такие резисторы проще найти в продаже.
• Правила эксплуатации резисторов. Чтобы обеспечить надежную работу резисторов, необходимо соблюдать правила их эксплуатации.
• Соблюдение допустимых режимов. Не превышать максимально допустимое напряжение и ток для конкретного типа резистора, не выходить за пределы допустимой рассеиваемой мощности.
• Обеспечение теплоотвода. Применять радиаторы и другие средства охлаждения для мощных резисторов, рассеивающих большое количество тепла.
• Защита от перегрузок. Использовать предохранители, стабилизаторы напряжения и другие средства защиты от случайных перегрузок.
• Аккуратный монтаж. Соблюдать полярность и правильность подключения выводов, избегать механических нагрузок на резистор при монтаже.
• Поиск и замена неисправных резисторов. При возникновении неполадок в работе электронной схемы одной из возможных причин может быть выход из строя резисторов.

Признаки неисправности резистора:

• Наличие трещин, сколов, подгораний
• Сильное изменение цвета, обугливание корпуса
• Запах гари

Измерить сопротивление резистора и сравнить с паспортным значением. Резкое отклонение будет означать неисправность.

Определить по принципиальной схеме, какой именно резистор мог выйти из строя, исходя из характера неисправности.

После обнаружения неисправного резистора его необходимо заменить на аналогичный исправный.

Для определения реальных параметров резисторов, а также поиска неисправностей необходимо проводить измерения.

• Измерение сопротивления. Основной характеристикой резистора является его сопротивление. Измеряют его с помощью омметра или мультиметра в режиме измерения сопротивления. При этом к выводам резистора прижимают измерительные щупы или пинцеты.
• Проверка частотных свойств. Для определения поведения резистора на разных частотах используют измерители импеданса, РЧ- и СВЧ-анализаторы цепей. По результатам измерений строят амплитудно-частотные и фазо-частотные характеристики.
• Измерение индуктивности и емкости. У резисторов могут присутствовать паразитные индуктивность и емкость. Их величины определяют с помощью измерителей RLC.
• Измерение шумов. Шумовые характеристики резисторов проверяют с использованием высокочувствительных измерителей шумов.
• Контроль надежности. Надежность резисторов оценивают путем длительных испытаний в климатических камерах в условиях повышенной температуры, влажности, вибраций.

Типичные неисправности резисторов

Рассмотрим наиболее распространенные случаи выхода резисторов из строя.

• Пробой изоляции. Причинами могут быть высокое напряжение, влага, старение материала. Приводит к резкому уменьшению сопротивления.
• Обрыв резистивного элемента. Возникает из-за механических нагрузок, усталостных процессов. Сопротивление резко возрастает или становится бесконечным.
• Изменение сопротивления. Может происходить при старении материалов, перегреве. Заметно отклонение реального сопротивления от номинального.
• Шумы и паразитные колебания. Возникают из-за нарушения контактов, ослабления креплений. Приводят к искажению сигналов.

Правила хранения резисторов

Чтобы сохранить работоспособность и ресурс резисторов, необходимо соблюдать правила их хранения.

• Хранить в сухом отапливаемом помещении, избегать попадания влаги
• Исключить механические нагрузки, вибрации, удары
• Хранить на стеллажах или в контейнерах, в защищенном от пыли месте
• Резисторы большой мощности лучше хранить ввертикальном положении
• Периодически проверять состояние, выявлять возможное повреждение

Соблюдение этих несложных рекомендаций позволит сохранить паспортные характеристики резисторов в течение длительного времени.