ตัวต้านทาน101

ตัวต้านทานคืออะไร?

ตัวต้านทานเป็นส่วนประกอบทางไฟฟ้าแบบพาสซีฟที่พบได้บ่อยและเป็นที่รู้จักกันดี ตัวต้านทานต้านทานหรือจำกัดการไหลของกระแสไฟฟ้าในวงจร ตัวต้านทานมีประโยชน์หลายอย่าง: ใช้สำหรับลดแรงดันไฟ, จำกัดกระแส, ลดทอนสัญญาณ, ทำหน้าที่เป็นตัวทำความร้อน, ทำหน้าที่เป็นฟิวส์, จัดหาโหลดไฟฟ้า, และแบ่งแรงดันไฟฟ้า

บทนำ

ตัวต้านทาน 101 นี้ให้ภาพรวมของประเภทตัวต้านทานและคำศัพท์ทั่วไป ก่อนที่จะแสดงสรุปผลิตภัณฑ์ตัวต้านทานและเทคโนโลยีต่าง ๆ

กฎของโอห์มคืออะไร?

กฎของโอห์มเป็นสมการง่าย ๆ ที่แสดงความสัมพันธ์ระหว่างความต้านทาน แรงดัน และกระแสผ่านลวดโลหะ หรือวัสดุต้านทานชนิดอื่น ๆ ในทางคณิตศาสตร์ กฎของโอห์ม เขียนเป็น:

ที่ไหนI คือกระแส (แอมป์)V คือ แรงดันไฟฟ้า และNS คือตัวต้านทาน

กฎของโอห์มยังสามารถแสดงความสัมพันธ์ระหว่างความต้านทาน แรงดันไฟ และกำลังไฟฟ้าโดยใช้สมการต่อไปนี้

ที่ไหนP คือกำลัง (วัตต์)V คือ แรงดันไฟฟฟ้า และNS คือตัวต้านทาน

ประเภทของตัวต้านทาน

ตัวต้านทานคงที่

ตัวต้านทานคงที่คือค่าความต้านทานที่ไม่สามารถเปลี่ยนแปลงได้

ตัวต้านทานปรับค่าได้

ตัวต้านทานปรับค่าได้คือตัวต้านทานที่สามารถปรับค่าได้โดยการหมุนเพลาหรือเลื่อนตัวควบคุม สิ่งเหล่านี้เรียกว่าโพเทนชิโอมิเตอร์หรือรีโอสแตตและอนุญาตให้เปลี่ยนความต้านทานของอุปกรณ์ด้วยมือ

ตัวต้านทานแบบไม่เชิงเส้น

ตัวต้านทานแบบไม่เชิงเส้นคือตัวต้านทานที่มีความต้านทานที่แตกต่างกันอย่างมากตามแรงดันไฟฟ้า อุณหภูมิ หรือแสงที่ใช้ ตัวต้านทานชนิดไม่เชิงเส้น ได้แก่ วาริสเตอร์ เทอร์มิสเตอร์ และโฟโตรีซิสเตอร์

คำศัพท์เกี่ยวกับตัวต้านทานทั่วไป

ค่าความต้านทานวิกฤต

ค่าความต้านทานสูงสุดที่กำหนดซึ่งสามารถโหลดกำลังไฟฟ้าที่กำหนดได้ไม่เกินแรงดันใช้งานสูงสุด แรงดันไฟฟ้าที่กำหนดเท่ากับแรงดันใช้งานสูงสุดในค่าความต้านทานวิกฤต

Derating Curve

เส้นโค้งที่แสดงความสัมพันธ์ระหว่างอุณหภูมิแวดล้อมและค่าสูงสุดของกำลังไฟฟ้าที่โหลดได้อย่างต่อเนื่องที่อุณหภูมิของมัน ซึ่งโดยทั่วไปจะแสดงเป็นเปอร์เซ็นต์

อิเล็กทริกทนต่อแรงดันไฟฟ้า

แรงดันไฟฟ้าที่กำหนดที่สามารถนำไปใช้กับจุดที่กำหนดระหว่างองค์ประกอบความต้านทานและการเคลือบด้านนอก หรือองค์ประกอบความต้านทานและพื้นผิวการติดตั้ง โดยไม่ก่อให้เกิดการสลายไดอิเล็กตริก

แรงดันไฟเกินสูงสุด

ค่าสูงสุดของแรงดันไฟฟ้าที่สามารถนำไปใช้กับตัวต้านทานในช่วงเวลาสั้นๆ ในการทดสอบโอเวอร์โหลด โดยทั่วไปแล้ว แรงดันไฟฟ้าที่ใช้ในการทดสอบการโอเวอร์โหลดในระยะเวลาอันสั้นจะมีขนาดใหญ่กว่าแรงดันไฟฟ้าที่กำหนด 2.5 เท่า อย่างไรก็ตาม ไม่ควรเกินแรงดันไฟเกินสูงสุด

แรงดันใช้งานสูงสุด (หรือแรงดันองค์ประกอบจำกัดสูงสุด)

ค่าสูงสุดของแรงดันไฟ DC หรือแรงดันไฟ AC (RMS) ที่สามารถนำไปใช้กับตัวต้านทานหรือส่วนประกอบต่าง ๆ ได้อย่างต่อเนื่อง อย่างไรก็ตาม ค่าสูงสุดของแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ได้คือแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดที่ค่าความต้านทานวิกฤตหรือต่ำกว่า

เสียงรบกวน

สัญญาณรบกวนเป็นสัญญาณ AC ที่ไม่ต้องการจากภายในตัวต้านทาน สัญญาณรบกวนแบบต้านทานสามารถส่งผลร้ายแรงต่อสัญญาณระดับต่ำ แอมพลิฟายเออร์การชาร์จ แอมพลิฟายเออร์กำลังขยายสูง และการใช้งานอื่น ๆ ที่ไวต่อสัญญาณรบกวน วิธีที่ดีที่สุดคือการใช้ประเภทตัวต้านทานที่มีสัญญาณรบกวนต่ำหรือน้อยที่สุดในการใช้งานที่ไวต่อสัญญาณรบกวน

ระดับพลังงาน

พิกัดกำลังไฟฟ้าขึ้นอยู่กับขนาดทางกายภาพ การเปลี่ยนแปลงความต้านทานตลอดอายุการใช้งาน ค่าการนำความร้อนของวัสดุ วัสดุฉนวนและความต้านทาน และสภาพการทำงานโดยรอบ เพื่อผลลัพธ์ที่ดีที่สุด ให้ใช้ตัวต้านทานขนาดกายภาพที่ใหญ่ที่สุดที่อุณหภูมิและกำลังไฟฟ้าต่ำกว่าพิกัดสูงสุด

จัดอันดับอุณหภูมิแวดล้อม

อุณหภูมิแวดล้อมสูงสุดที่ตัวต้านทานสามารถใช้งานได้อย่างต่อเนื่องด้วยกำลังไฟที่กำหนด อุณหภูมิแวดล้อมที่กำหนดหมายถึงอุณหภูมิรอบ ๆ ตัวต้านทานภายในอุปกรณ์ ไม่ใช่อุณหภูมิของอากาศภายนอกอุปกรณ์

คำศัพท์เกี่ยวกับตัวต้านทานทั่วไป

กำลังไฟพิกัด

ปริมาณพลังงานสูงสุดที่สามารถโหลดอย่างต่อเนื่องไปยังตัวต้านทานที่อุณหภูมิแวดล้อมที่กำหนด ผลิตภัณฑ์เครือข่ายและอาร์เรย์มีทั้งกำลังไฟพิกัดต่อแพ็คเกจและต่อองค์ประกอบ

จัดอันดับแรงดันไฟฟ้า

ค่าสูงสุดของแรงดันไฟ DC หรือแรงดันไฟ AC (RMS) ที่สามารถใช้ได้อย่างต่อเนื่องกับตัวต้านทานที่อุณหภูมิแวดล้อมที่กำหนด

ความน่าเชื่อถือ

ความน่าเชื่อถือคือความน่าจะเป็นที่ตัวต้านทาน (หรืออุปกรณ์อื่น ๆ) จะทำหน้าที่ตามที่ต้องการ มีสองวิธีในการกำหนดความน่าเชื่อถือ หนึ่งคือเวลาเฉลี่ยระหว่างความล้มเหลว (MTBF) และอีกอันคืออัตราความล้มเหลวต่อการทำงาน 1,000 ชั่วโมง ทั้งสองวิธีในการประเมินความน่าเชื่อถือจะต้องกำหนดด้วยกลุ่มการทดสอบเฉพาะและคำจำกัดความของจุดสิ้นสุดอายุการใช้งานของอุปกรณ์ เช่น การเปลี่ยนแปลงความต้านทานสูงสุดหรือความล้มเหลวร้ายแรง (สั้นหรือเปิด) การศึกษาทางสถิติต่างๆ ถูกนำมาใช้เพื่อให้ได้อัตราความล้มเหลวเหล่านี้ และตัวอย่างขนาดใหญ่จะได้รับการทดสอบที่อุณหภูมิที่กำหนดสูงสุดด้วยพิกัดโหลดสูงสุด 10,000 ชั่วโมง (24 ชั่วโมงต่อวันเป็นเวลาประมาณ 13 เดือน) ความน่าเชื่อถือโดยทั่วไปจะสูงกว่าในระดับพลังงานที่ต่ำกว่า

ค่าความคลาดเคลื่อนของตัวต้านทาน

ความคลาดเคลื่อนของตัวต้านทานจะแสดงเป็นค่าเบี่ยงเบนจากค่าที่ระบุเป็นเปอร์เซ็นต์ และโดยทั่วไปจะวัดที่ 25°C ค่าของตัวต้านทานจะเปลี่ยนไปตามแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ (VCR) และอุณหภูมิ (TCR) สำหรับเครือข่าย ความคลาดเคลื่อนของตัวต้านทานแบบสัมบูรณ์หมายถึงความทนทานโดยรวมของเครือข่าย ความทนทานต่ออัตราส่วนหมายถึงความสัมพันธ์ของตัวต้านทานแต่ละตัวกับตัวต้านทานอื่นๆ ในแพ็คเกจ

ความเสถียร

ความเสถียรคือการเปลี่ยนแปลงของความต้านทานตามเวลาที่โหลดเฉพาะ ระดับความชื้น ความเค้น หรืออุณหภูมิแวดล้อม เมื่อความเครียดเหล่านี้ลดลง ความเสถียรก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น

ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของความต้านทาน (TCR หรือที่เรียกว่า RTC)

TCR แสดงเป็นการเปลี่ยนแปลงความต้านทานในหน่วย ppm (0.0001%) โดยแต่ละองศาเซลเซียสของการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ โดยทั่วไปแล้ว TCR จะอ้างอิงที่ + 25˚C และเปลี่ยนแปลงเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น (หรือลดลง) ตัวต้านทานที่มีค่า TCR 100 ppm/°C จะเปลี่ยนแปลง 0.1% เมื่อมีการเปลี่ยนแปลง 10°C และ 1% เมื่อมีการเปลี่ยนแปลง 100°C ในบริบทของเครือข่ายตัวต้านทาน ค่า TCR เรียกว่า TCR แบบสัมบูรณ์ ซึ่งจะกำหนด TCR ขององค์ประกอบตัวต้านทานเฉพาะ คำว่า TCR tracking หมายถึงความแตกต่างของ TCR ระหว่างตัวต้านทานแต่ละตัวในเครือข่าย

คะแนนอุณหภูมิ

พิกัดอุณหภูมิคืออุณหภูมิสูงสุดที่อนุญาตซึ่งอาจใช้ตัวต้านทาน โดยทั่วไปถูกกำหนดด้วยอุณหภูมิสองแบบ ตัวอย่างเช่น ตัวต้านทานอาจได้รับการจัดอันดับที่โหลดเต็มที่สูงถึง +70°C ลดลงเป็นไม่มีโหลดที่ + 125°C ซึ่งหมายความว่าด้วยการเปลี่ยนแปลงความต้านทานที่อนุญาตได้ตลอดอายุการใช้งานของตัวต้านทาน ตัวต้านทานอาจทำงานที่อุณหภูมิ +70°C ที่กำลังไฟพิกัด นอกจากนี้ยังอาจใช้งานที่อุณหภูมิเกิน +70°C หากโหลดลดลง แต่ไม่ว่าในกรณีใดอุณหภูมิควรเกินอุณหภูมิการออกแบบที่ +125˚C ด้วยอุณหภูมิแวดล้อมและความร้อนในตัวเนื่องจากการใช้งานโหลดร่วมกัน

ค่าสัมประสิทธิ์ความต้านทานแรงดันไฟฟ้า (VCR)

ค่าสัมประสิทธิ์แรงดันไฟฟ้าคือการเปลี่ยนแปลงความต้านทานด้วยแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ สิ่งนี้แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิงและนอกเหนือจากผลกระทบของความร้อนในตัวเมื่อใช้พลังงาน ตัวต้านทานที่มี VCR 100 ppm/V จะเปลี่ยน 0.1% เมื่อเปลี่ยน 10 V และ 1% เมื่อเปลี่ยน 100 V ในบริบทของเครือข่ายตัวต้านทาน ค่า VCR นี้เรียกว่า Absolute VCR ซึ่งกำหนด VCR ขององค์ประกอบตัวต้านทานเฉพาะ คำว่าการติดตาม VCR หมายถึงความแตกต่างใน VCR ระหว่างตัวต้านทานเฉพาะแต่ละตัวในเครือข่าย

* เทคโนโลยีตัวต้านทานนำเสนอโดยหน่วยงานอื่น ๆ ของ Vishay

ตารางที่ 1: Surface Mount / Substrates / Wirebondable Resistors

*เทคโนโลยีตัวต้านทานยังนำเสนอโดยหน่วยงานอื่นๆ ของ Vishay

ตารางที่ 2: ตัวต้านทานแบบตะกั่วในแนวแกน / รูทะลุ

เทคโนโลยีตัวต้านทานคงที่

ลวดพัน (Surface-Mount / Leaded)

ตัวต้านทานชนิดหนึ่งที่ทำขึ้นจากการพันลวดโลหะ เช่น นิโครม ในรูปแบบฉนวน เช่น แกนเซรามิก พลาสติก หรือไฟเบอร์กลาส

Power Metal Strip® / องค์ประกอบโลหะ (ติดบนพื้นผิว / ตะกั่ว)

ตัวต้านทานชนิดหนึ่งที่สร้างขึ้นโดยใช้โลหะผสมที่เป็นของแข็ง เช่น ทองแดงนิโครมหรือแมงกานีส เป็นองค์ประกอบต้านทาน ซึ่งจะเชื่อมเข้ากับขั้วทองแดง ใช้ในแง่ปัจจุบันและแอปพลิเคชัน shunt

ฟิล์ม (Surface-Mount / Leaded)

ฟิล์มโลหะ (ตะกั่ว/MELF)

ตัวต้านทานทรงกระบอกชนิดหนึ่งที่ทำขึ้นโดยการวางองค์ประกอบต้านทานที่ทำจากฟิล์มนำไฟฟ้าบางๆ ของโลหะหรือโลหะผสม เช่น นิโครม ลงบนเซรามิกทรงกระบอกหรือแกนแก้ว ความต้านทานถูกควบคุมโดยการตัดร่องเกลียวผ่านฟิล์มนำไฟฟ้า

โลหะออกไซด์ (ตะกั่ว)

ตัวต้านทานทรงกระบอกชนิดหนึ่งที่ใช้วัสดุ เช่น รูทีเนียมออกไซด์หรือดีบุกออกไซด์เป็นองค์ประกอบต้านทาน ตัวต้านทานเหล่านี้อาจเป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าแรงสูงหรือกำลังสูงที่ดีเยี่ยม

ฟิล์มหนา (ตัวต้านทานชิป/ชิปอาร์เรย์/เครือข่าย)

ตัวต้านทานแบบฟิล์มยึดพื้นผิวที่สร้างขึ้นเป็นพิเศษซึ่งมีกำลังสูงสำหรับขนาดชิ้นส่วน สำหรับตัวต้านทานแบบฟิล์มหนา "ฟิล์ม" ของรูทีเนียมออกไซด์ใช้เทคโนโลยีการพิมพ์สกรีนแบบดั้งเดิม

ฟิล์มบาง (ตัวต้านทานชิป/ชิปอาร์เรย์/เครือข่าย)

ตัวต้านทานแบบฟิล์มยึดพื้นผิวชนิดหนึ่งที่มีองค์ประกอบต้านทานที่ค่อนข้างบาง วัดเป็นอังสตรอม (หนึ่งในล้านของนิ้ว) ตัวต้านทานแบบฟิล์มบางผลิตขึ้นโดยการสปัตเตอร์ (หรือที่เรียกว่าการสะสมสูญญากาศ) ซึ่งเป็นวัสดุที่มีความต้านทาน เช่น นิโครมหรือแทนทาลัมไนไตรด์ ลงบนพื้นผิวของสารตั้งต้น

ฟิล์มคาร์บอน (ตะกั่ว/MELF)

คำอธิบายคลาสทั่วไปสำหรับตัวต้านทานทรงกระบอกที่ทำโดยการวางฟิล์มคาร์บอนบนพื้นผิวของฉนวนแกนกลาง

ฟอยล์โลหะ (ติดพื้นผิว/ตะกั่ว)

ตัวต้านทานชนิดหนึ่งที่ทำจากภาพถ่ายที่สร้างโลหะที่เป็นเนื้อเดียวกันในรูปแบบเฉพาะลงบนพื้นผิวเซรามิก การผสมผสานระหว่างวัสดุและโครงสร้างอันเป็นเอกลักษณ์ส่งผลให้ผลิตภัณฑ์มีลักษณะการทำงานที่ไม่มีใครเทียบได้และมีความน่าเชื่อถือสูง

องค์ประกอบ (ตะกั่ว)

องค์ประกอบคาร์บอน

คำอธิบายระดับทั่วไปสำหรับตัวต้านทานที่ประกอบด้วยแกนต้านทานผสมคาร์บอนและแกนฉนวนภายนอกแบบหล่อ

องค์ประกอบเซรามิก

ตัวต้านทานชนิดหนึ่งที่ประกอบด้วยส่วนผสมของดินเหนียว อลูมินา และคาร์บอนที่ผสมและอัดแรงดันให้เป็นแกนต้านทาน จากนั้นหุ้มด้วยแกนฉนวนด้านนอกแบบหล่อ