Отпорник

Отпорник

Отпорник (енгл. resistor) је двополна пасивна електронска компонента која пружа отпор струји, стварајући притом пад напона између прикључака. Према Омовом закону електрични отпор једнак је паду напона на отпорнику подељеном са струјом која протиче кроз отпорник. Отпорник се користи као елемент електричних мрежа и електронских уређаја.

Примена

• Ако је струја у колу позната, тада се отпорник користи за стварање познате разлике потенцијала пропорционалне тој струји. Обратно, уколико је позната разлика потенцијала између две тачке у колу, тада се отпорник може користити за стварање познате струје пропорционалне тој разлици потенцијала.
• Ограничавање струје. Постављањем отпорника у серију с неком другом компонентом, као што је ЛЕ диода (ЛЕД), струја кроз ту компоненту се ограничава на познату и дозвољену вредност.
• Пригушивач (атенуатор) је мрежа два или више отпорника (делитељ напона) који служе за смањење напона сигнала.
• Линијски терминатор је отпорник на крају преносне линије, конструисан као завршна импеданса (отпор чија вредност отпора одговара отпору остатка кола на који је спојен) и тиме минимизира рефлексију сигнала.

Идеални отпорник

СИ јединица електричног отпора је ом. Компонента има отпор од 1 ома ако напон од 1V (волт) на крајевима елемента даје струју од 1A (ампера), којa је еквивалент току од 1 C/s (кулона електричног набоја у секунди). Често се користе и вишекратници kO (килоом - 1000 ома) и MO (мегаом - милион ома). Код идеалног отпорника отпор остаје константан без обзира на доведени напон или струју кроз елемент или брзину промене струје. Иако стварни отпорници не могу постићи овај захтев, они су пројектовани да имају мале варијације у електричном отпору када су подвргнути тим променама, или променама температуре или осталим факторима из околине. Отпор проводника За израчунавање отпора проводника можемо користити сљедећи израз:

R20=φ•l/A гдје је, R20 отпор на 20°C, р специфични електрични отпор, l дужина проводника и А површина попречног пресјека водича.

Реални отпорник

Отпорник има највећи радни напон и струју изнад које се отпор може променити (у неком случајевима и драстично) или отпорник може бити физички оштећен (на пример може бити прегрејан или може прегорети). Иако неки отпорници имају одређену напонску и струјну класу, већина се разврстава према максималној снази која се одређује према физичкој величини отпорника. Најчешће класе снаге за угљене и метал-филм отпорнике су 1/8 W (вата), 1/4 W и 1/2 W. Отпорници израђени од метал-филмова и угљених филмова су пуно температурно, и због старења, стабилнији од угљених отпорника. Велики отпорници могу дисипирати више топлоте јер имају већу површину. Жичани и отпорници омотани керамиком се користе када се тражи високи разред снаге. Реални отпорници уносе и нешто индуктивитета и малу количину капацитета, који мењају динамичке карактеристике реалног отпорника у односу на идеални отпорник. Отпорници су елементи чија се својства мењају с променом температуре. Иако је промена отпора у односу на промену температуре врло нелинеарна, можемо је апроксимисати следећим изразом:

Врсте отпорника

• Фиксни отпорници

Неки отпорници су цилиндрични, с активним отпорним материјалом у средини (масени отпорник, више се не користе) или на површини цилиндра (филм) отпорници, и водљивих металних прикључака изведених уз ос цилиндра на свакој страни. Користе се угљен-филм и метал-филм отпорници. Отпорници велике снаге долазе у великим паковањима пројектованим да ефикасно дисипирају топлину. Отпорници за велике снаге се обично изводе као мотани отпорници. Отпорници у рачунарима су пуно мањи, обично израђени у СМД кућиштима без жичаних прикључака. Отпорници се уграђују у интегрисана кола као дио фабричког поступка, користећи полупроводник као отпорник.

• Променљиви отпорници

Променљиви отпорник је отпорник чија се вредност може наместити окретањем осовине или помицањем клизача. Зовемо их и потенциометри или реостати и омогућују да се отпор уређаја ручно мења. Реостати се користе за све отпорнике изнад 1/2 W. Променљиви отпорници могу бити једноокретног типа или вишеокретног типа. Најчешћи примери:

• Реостат: променљиви отпорник с два прикључка, један фиксни, а други клизни. Користи се за велике струје.
• Потенциометар: најчешћи тип променљивог отпорника. Честа примена је контрола јачине гласа у аудио појачавачима .

Остали типови отпорника

• Метал оксидни варистор (МОВ) је специјални тип отпорника који мења свој отпор с порастом напона: врло велики отпор на ниском напону и врло мали отпор на високим напонима . Ради као прекидач. Обично се користи као заштита енергетских склопова од кратког споја или одводник атмосферског пражњења на уличним светиљкама, или као елемент за ограничавање пораста струје у индуктивним круговима.
• Термистор је температурно зависан отпорник. Постоје две врсте, а разликују се према предзнаку њиховог температурног коефицијента:
  • ПТЦ (Positive Temperature Coefficient) отпорник је отпорник с позитивним температурним коефицијентом. Како расте температура тако се и отпор ПТЦ повећава. ПТЦ се често могу наћи у телевизорима у серијском споју с демагнетизирајућим намотом где се користе за осигуравање краткотрајног струјног удара кроз завојницу када је телевизор укључен.
  • НТЦ (Negative Temperature Coefficient) отпорник је такође температурно зависан отпорник, али с негативним температурним коефицијентом. Када се температура повећава отпор НТЦ-а пада. НТЦ се често користе у једноставним температурним детекторима и мерним инструментима.

Технологија

Отпорници се обично производе намотавањем металне жице око керамике, пластике, или око стакленог влакна. Крајеви жица се залеме на два извода који се налазе на крајевима језгре. Склоп се заштити слојем боје, пластиком или слојем емајла, печеног на високој температури. Жичани изводи обично имају промер између 0.6 и 0.8 mm и пресвучени су заштитиним слојем да се омогући лакше лемљење.

Означавање отпорника

Већина цилиндричних отпорника има узорак обојених прстенова за означавање отпора. СМД отпорници имају нумерички узорак. Кућишта су обично смеђа, плава, или зелена, иако се повремено могу наћи и боје као тамноцрвена и тамносива.

• Цилиндрични отпорници са 4 прстена

Идентификација с 4 прстена у боји је најчешће кориштени начин кодирања вредности на свим отпорницима. Састоји се од четири прстена у боји, око тела отпорника. Шема је једноставна: прве две боје су прве две значајне цифре вредности отпорника, трећа је множилац, и четврта је вредност толеранције. Свака боја одговара одређеном броју.

• Цилиндрични отпорници са 5 прстенова

Идентификација с 5 прстенова се користи код отпорника с мањим толеранцијама (1%, 0.5%, 0.25% и 0.1%), за записивање додатне цифре. Прва три прстрена представљају значајне цифре, четврта је множилац, а пета је толеранција.

• СМД отпорници

СМД (енгл. Surface Mount Device) отпорници имају исписане нумеричке вредности на исти начин као код цилиндричних отпорника. СМД отпорници са стандардним толеранцијама се означавају троцифреним кодом, у ком прве две цифре представљају прве две значајне цифре вредности, док је трећа цифра потенција броја 10 (односно множилац). На пример, 472 представља 47 (прве две цифре) помножено с десет на потенцију 2 (трећа цифра), тј. 47х10²=47х100=4700О ома. Прецизни СМД отпорници се означавају с четвероцифреним кодом у ком су прве три цифре уједно и прве три значајне цифре вредности, а четврта цифра је потенција броја 10.

Индустријске ознаке

Према подручју радне температуре разликујемо комерцијалну, индустријску и војну класу компонената.

• Комерцијална класа: 0°C до 70°C
• Индустријска класа: -25°C до 85°C
• Војна класа: -25°C до 125°C

Прорачуни

Омов закон

Однос између напона, отпора и струје кроз елемент дан је једноставном формулом познатом под називом Омов закон: U=RI

где је U напон на елементу у волтима, I је струја кроз елемент у амперима, и R је отпор у омима. Ако су U и I линеарно повезани – тј. ако је R константан - на одређеном подручју вредности, кажемо да је материјал на том подручју омски. Савршени отпорник има фиксну вредност отпора на свим фреквенцијама и амплитудама напона или струје. Суперпроводни материјали на врло ниским температурама имају отпор једнак нули. Изолатори (као што су ваздух, дијамант, или остали непроводни материјали) могу имати екстремно (али не бесконачно) висок отпор, који се може пробити и тако дозволити велики ток струје.