مقاومت و کاربردها

مقاومت ها یا رزیستور (Resistor) قطعاتی پسیو هستند، به این معنی که انرژی را مصرف می‌کنند و قادر به تولید آن نیستند. بنابراین، مقاومت‌ها منبع توان یا تقویت‌کننده سیگنال نیستند. اما ولتاژ یا جریان را کاهش می‌دهند یا تضعیف می‌کنند.

مقاومت قطعه الکترونیکی دوپایه است که مصرف کننده انرژی است، مقاومت همان طور که از اسم اش پیدا است مقاومت در مدار ایجاد می کند. اگر جریان در مدار کم باشد آن را افزایش می دهد و یا بیشتر باشد کم می کند .یا جریان را در مدار تقسیم می کند.

جریانی که از یک مقاومت عبور می کند که بین پایه های آن ایجاد شده را قانون اهم می نامند. فرمول اهم (V برروی Rمساوی I ):

• R: مقدار مقاومت الکتریکی قطعهٔ مقاوم در یکای اهم.
• V: اختلاف پتانسیل الکتریکی دو سر قطعهٔ مقاوم.
• I: عبور جریان الکتریکی از ذو سر مقاومت.

قطعه الکترونیکی مقاومت دارای مشخصاتی است که ما در زیر به آن اشاره خواهیم کرد و توضیحاتی در باره آن خواهیم داد.

مشخصات مقاومت ها

ضریب دما

به تغیرات فزیکی نسبت به دما به اندازهٔ یک درجهٔ کلوین (کلوین با نماد K شناخته می شود که برای اندازه گیری دماست ) گفته می‌شود

ضریب ولتاژ

ولتاژ یا اختلاف پتانسیل الکتریکی که برای جابه‌جا کردن واحد بار الکتریکی از نقطه‌ای به نقطهٔ دیگر نامیده می شود

دسته بندی دمایی

بر روی مقاومت ها درجه ای ثبت شده که نشان دهنده میزان تحمل حرارت است که معمولا 25 درجه را نشان می دهد، اگر دمای مقاومت بالا برود کارکرد مقاومت هم تغییر خواهد کرد. به این دلیل مقاومت ها بنا به تحمل دمایی دسته بندی می شوند

قابلیت اطمینان یا ضریب ایمنی

ضریب ایمنی میزان توانمندی و کارکرد درست مقاومت را ضریب ایمنی می نامند

نویز حرارتی

نویز حرارتی از حرکت تصادفی الکترونها یا پروتونها درمقاومت را که دمای آن بالاتر از صفر مطلق یعنی (منفی 273 سانتیگراد) باشد درست می شود. . با افزایش دما، سرعت الکترونها افزایش پیدا می کند

پاسخ فرکانسی

تغییرات رفتاری فرکانس چه بزرگ و چه کوچیک را می گویند

توان

انرژي الكتريكي را كه توسط يك دستگاه که در يك ثانيه به مصرف مي رسد را توان الكتريكي آن دستگاه مي گویند که با نماد ( P ) نشان مي دهند

اندازه فیزیکی

مقاومت ها در اندازه های مختلف بنا به کارکرد آنها ساخته می شوند که در مدارها مورد استفاده قرار می گیرند

انواع مقاومت ها

مقاومت ها به سه بخش اصلی تقسیم می شوند که شامل مقاومت ثابت، متغیر و وابسطه

مقاومت ثابت

مقاومت های ثابت به آن دسته از مقاومت ها گفته می شود که مقدارشان همواره ثابت است که به چهار بخش تقسیم می شوند که شامل

• مقاومت فیلم کربنی (Carbon Film Resistor)
• مقاومت فیلم فلزی (Metal Film Resistor)
• مقاومت سیمی (Wire Wound Resistor)
• مقاومت های لایه ای

متغیر

مقاومت های متغیر به مقاومت هایی گفته می شود که مقدارشان ثابت نیست و قابل تغییر می باشد. در مدارهای الکترونیکی از مقاومت متغیر به عنوان کنترل حجم صدا ( ولوم) یا سایر کنترل‌ها استفاده می‌شود. مقاومت متغیر دارای سه پایه است که به مدار وصل می‌شود. هنگامی که به عنوان تنظیم کنند ه جریان در مدار به کار می‌رود فقط از پایه وسط و یکی از پایه‌های طرفین استفاده می‌شود. با تغییر محور مقاومت متغیر ، مقدار مقاومت تغییر می‌کند

• وابسته
• مقاومت وابسته به حرارت (NTC,PTC)
• مقاومت وابسته به نور(LDR)
• مقاومت وابسته به ولتاژ(VDR)
• مقاومت وابسته به میدان مغناطیسی(MDR)

مقاومت فیلم کربنی (Carbon Film Resistor)

این نوع مقاومت‌ها شکل استوانه‌ای دارند که درون محفظه‌ی استوانه‌ای شکل یک رشته از ماده‌ای رسانا مثل کربن به صورت مارپیچ دور یک ماده‌ی عایق پیچیده شده است و لایه بیرونی از جنس رنگ یا پلاستیک آن را از محیط بیرون عایق می‌کند . برای ساخت این نوع مقاومت ها معمولا پودر کربن را با مواد عایق مخلوط می کنند که نسبت مخلوط کردن این مواد مقدار اهمی مقاومت را تعیین می کند . سپس مخلوط حاصل را در یک استوانه کائوچویی قرار می دهند و دو سیم نیز برای اتصال مقاومت به مدار به دو سر مقاومت وصل می کنند . مقاومت های کربنی در اکثر مدارها الکترونیکی مورد استفاده قرار می گیرند که علت این امر قیمت پایین ، و کوچک بودن این نوع مقاومت ها می باشد . این نوع مقاومت ها دو ضعف بزرگ دارند ، اول این که در اثر عبور جریان از این نوع مقاومت ها حرارت نسبتا زیادی درون این مقاومت ها ایجاد می گردد .و به همین دلیل در مدارها با جریان زیاد نمی توانند مورد استفاده قرار گیرند و دیگر این که معمولا نوسان های بالایی دارند

مقاومت فیلم فلزی (Metal Film Resistor)

این نوع مقاومت بسیار به مقاومت های کربنی شباهت دارد و عمده تفاوت آن با مقاومت کربنی در میزان دقت آن است ، این نوع مقاومت ها با نوسان های %0.5 ، 1% ، 2% دقت بیشتری نسبت به مقاومت های کربنی دارند و به علت نویز کم و کمی تاثیر دما بر آن ها می توانند برای زمان طولانی با دقت قابل قبولی کار کنند.

مقاومت سیمی (Wire Wound Resistor)

مقاومت سیمی طول مشخصی از سیم مقاومت دار از جنس آلیاژهای مختلف نیکل مس ، نیکل کروم ، نیکل کروم آلومنیوم ،است که بر روی استوانه ای از سرامیک ساخته می شود. این ویژگی خاص این مقاومت را از سایرمقاومت ها متمایز کرده . این مقاومت ها در یک محفظه سیمانی یا سرامیکی با مقطع مربع مستطیل یا استوانه ساخته میشوند که به مقاومت آجری معروفند.این محفظه امکان خنک شدن مقاومت را میدهد .یک خصوصیت خوب مقاومت سیمی اینست که به هنگام سوختن کاملاً قطع می شود و شعله ور هم نمی شود به همین دلیل در مدارها به عنوان مقاومت فیوزی یا مقاومت حفاظتی استفاده میشود که در حالات عادی مثل یک مقاومت عمل می کند و اگر جریان عبوری از حد معینی بیشتر شود مثل یک فیوز قطع میشود .

مقاومت لایه ای

مقاومت لایه ای از مقاومت های سیمی و کربنی تشکیل می‌شود، که هم مقدار دقیق تری از مقاومت را داراست و هزینه ای کمتری برای در پی دارد که.

مقاومت شبکه ای

این نوع مقاومت ها شامل چند مقاومت در یک بسته یا بسته بندی است دقیقا به منظور کاهش فکه فصای کمتری اشغال کند، معمولا یک پایه مشترک بوده و دو پایه دیگر دارای مقدار مقاومت مشخصی است، در بعضی از انواع آن نیز هر دو پایه تشکیل یک مقاومت متفاوت را می دهد

مقاومت متغییر

پتانسیومتر و رئوستا هر دو از خانواده مقاومت های متغییر محسوب می شوند ، با این تفاوت كه از پتانسیومتر برای كنترل ولتاژ یا پتانسیل و از رئوستا برای كنترل جریان الکتریکی استفاده می شود به عبارت دیگر رئوستا همان پتانسیومتر است با این تفاوت که در رئوستا یکی از پایه های ثابت آزاد می ماند.که در پایین به صورت مختصر توضحی در باره این مقاومت ها خواهیم داد.

پتانسیومتر یا Variable Resistor

پتانسیومتر یک مقاومت سه پایه است که با یک اهرم متحرک جهت تنظیم ولتاژ مورد نظر در مدار استفاده می شود.اگر دو پایه از آن استفاده شود می توان از آن به عنوان یک مقاومت متغیر یا رئوستا هم استفاده کرد.

روئستا یا Rheostat

رئوستا دارای یک نماد مقاومتی است ، که دارای یک ارتباط متحرک و یک ارتباط ثابت می باشد که در مدارهای الکتریکی جهت تغییر جریان مورد استفاده قرار می‌گیرد.

مقاومت وابسته

مقاومت های وابسته هم می‌توان یک مقاومت متغیر نامید با این تفاوت که مثل مقاومت های معمولی دارای ۲ پایه هستند اما مقاومت آنها با توجه به یکی از پارامتر های محیطی مانند دما ، رطوبت ، نور ، مغناطیس ، ولتاژ و … تغییر می کند. که میتوان از مقاومت وابسته به حرارت،وابسته به نور، ولتاژ و مقاومت های وابسته به میدان مغناطیسی نام برد.

کاربرد مقاومت ها

کاربردهای یک مقاومت در مدارهای الکتریکی یا الکترونیکی بسیار گوناگون است. در هر مدار الکتریکی از یک طراحی خاص برای مقاومت استفاده می‌شود. اما کاربرد عمومی مقاومت‌ها در محدود کردن جریان است.

مقاومت می‌تواند برای کنترل ولتاژ در قطعات نیمه‌هادی مثل ترانزیستورهای دوقطبی به کار برده شود. همچنین از مقاومت می‌توان برای تنظیم یا محدود کردن پاسخ فرکانسی در مدار یک فیلتر استفاده کرد.

معمولا از مقاومتها در بخش هایی از مدار استفاده می شود که در آن بخش ها قطعات (active) مثل (IC ها )، میکروکنترلرها و آپ اَمپ ها وجود دارند و بیشتر کاربرد آن در محدود کردن جریان، تقسیم ولتاژ و (Pull-up )کردن خطوط ورودی و خروجی و ساختن شرایط کاری مناسب برای تراشه ها و ترانزیستور ها است. هرگاه مقاومت با خازن ترکیب شود می تواند تولید موج و تاخیر به وجود آورد.

یکی از ساده ترین کاربرد های مقاومت استفاده از آن برای روشن کردن (LED) های نورانی است که انجام این کار فقط از عهده عنصرهای دارای مقاومت الکتریکی بالا بر می آید . واحد اندازه گیری مقاومت الکتریکی اهم (ohm)است که آن را با علامت (Ω) نشان می دهند.

البته برای مقاومت های با مقدار اهمی زیاد معمولا از واحدهای بزرگتری مانند کیلو اهم ( kΩ ) و مگا اهم ( MΩ ) استفاده می کنند.

شاخص های مهمی که هنگام درخواست استعلام باید به آنها توجه کرد:

• جنس مقاومت
• نوع پایه
• سایز مقاومت
• ظرفیت