저항기초

저항이란

저항은 전기가 쉽게 통과 할 수없는 장치입니다. 일정량의 전기가 저항을 통과하면 전기 에너지가 다른 형태로 바뀝니다. 다른 형태의 에너지는 일반적으로 빛이나 열입니다. 전구의 작동 원리는 전기가 필라멘트 (일반적으로 저항 인 텅스텐)를 통해 전달된다는 것입니다. 에너지는 빛과 열로 변환되어 방출됩니다.

저항은 전류 흐름에 저항을 생성하는 전기 부품입니다.

저항은 거의 모든 전자 회로 및 전기 네트워크에서 발견되는 기본 전기 구성 요소입니다. 저항은 2 단자 수동 전기 부품입니다. 소스 (활성 구성 요소)에서 에너지를 소비하므로 수동 구성 요소입니다.

저항은 일반적으로 전류의 흐름을 줄이거 나 회로의 전압 수준을 낮추는 데 사용되지만 많은 전자 회로에서 많은 용도로 사용됩니다. 그들 중 일부는 트랜지스터와 같은 일부 활성 요소에 바이어스 조건을 제공하거나 전송 라인에서 종단 장치로 작동하는 기본적인 전류 흐름 제한 기능입니다.

실제로 저항은 다양한 형태의 개별 구성 요소이지만 집적 회로에서도 구현됩니다.

 

저항기호

일반적으로 저항기의 기호를 나타내는 데 사용되는 두 가지 표준이 있습니다. IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) 및 IEC (International Electro Technical Commissions).

저항기의 IEEE 기호는 아래 그림과 같이 지그재그 선입니다.

<저항 기호>

저항 IEC 기호

유형에 따라 사용중인 저항의 다른 기호가 있습니다. 각 유형에는 IEEE 기호와 IEC 기호가 모두 있습니다. 저항의 유형은 일반적으로 가변 저항으로 알려진 전위차계 및 가변 저항입니다.

전위차계의 IEEE 기호는 아래와 같습니다.

<저항 IEC 기호(가변저항)>

 

가변 저항에 대한 IEEE 기호는 다음과 같습니다.

<저항 IEEE 기호(가변저항)>

 

저항이란

도체를 통한 에너지 흐름의 메커니즘은 다음과 같이 설명 할 수 있습니다. 능동 소스가있는 경우 저항과 같은 수동 소자는 항상 에너지를 흡수하고이를 통과하는 전류는 항상 높은 전위에서 낮은 전위로 흐릅니다.

구리 막대와 유리 막대와 같이 서로 다르지만 기하학적으로 유사한 두 전도체의 끝에 동일한 전위차를 적용하면 다른 전류가 발생합니다. 다른 전류를 발생시키는 도체의 이러한 특성은 전기 저항입니다.

저항의 정의는 전자기 이론 형식 또는 연속체 형식의 옴의 법칙에서 파생 될 수 있습니다.

J = σ E ---- 1

 

여기서 σ는 재료 즉 도체의 전도도입니다.

E는 도체를 통한 전기 에너지의 흐름으로 인해 도체 길이를 따라 발생하는 전기장입니다.

'V'가 도체 양단의 전압 강하이고 'L'이 도체의 물리적 길이이면

E = V / L -------------- 2

 

전류 밀도 J는 도체를 통한 전기 에너지의 흐름으로 인해 도체 내에서 발생합니다.

'I'가 도체를 통해 흐르는 전류이고 'A'가 도체의 단면적이면 전류 밀도의 정의에 따라

J = I / A ----------------- 3

 

이제 방정식 1, 2 및 3 결합

I / A = σ V / L

=> V = (L / Aσ) I ---------------- 4

 

괄호 안의 용어는 일정하며 'R'로 표시하겠습니다.

∴ V = RI

 

이것은 회로 분석에서 옴의 법칙 형식입니다.

옴의 법칙에 따라 도체를 통해 흐르는 전류는 적용된 전위차에 정비례합니다.

I ∝ V

비례 상수는 도체 R의 저항 매개 변수라고합니다.

∴ I = V / R

 

R = V / I

두 지점 사이의 도체 저항은 두 지점 사이에 전위차 V를 적용하고 전류 I를 측정하여 결정됩니다.

저항 단위는 암페어 당 볼트이며 옴 (Ω)이라는 이름이 지정됩니다.

∴ 1Ω = 암페어 당 1 볼트 = 1V / A.

이전 계산에서

V = (L / Aσ) I

∴ R = (L / Aσ) I

σ는 전류를 전도하는 도체의 능력을 측정하는 도체의 전도도입니다.

 

1 / σ는 기호 ρ (rho)로 표시되는 전기 저항이라고하는 전기 전도도의 역수입니다.

비저항은 전류의 흐름에 저항하는 도체의 능력을 측정 한 것입니다.

∴ 재료의 저항 ∝ 재료의 저항.

R = (ρL / A) Ω

​

도체의 저항은 도체를 통한 전류 흐름에 대한 도체의 반대로 정의 할 수 있습니다.

저항은 도체와 같은 물체의 속성입니다. 비저항은 물체가 만들어지는 재료의 속성입니다.

저항의 정의는 다음과 같이 작성할 수 있습니다.

회로에 지정된 저항을 제공하는 기능을 가진 도체.

 

저항측정

​

저항기는 회로에 흐르는 전류의 양과 회로의 다른 지점에서 전위를 결정하므로 전기 및 전자 회로의 주요 구성 요소입니다. 따라서 회로에 배치 된 특정 저항에 대해 저항 값을 알고 있는지 확인하는 것이 중요합니다.

옴의 법칙에서 저항을 계산하는 것은 쉽습니다. 옴의 법칙은 전압 V, 회로 I의 전류 및 저항 R의 저항과 관련됩니다.

R = V / I

∴ 단위로 환산하면 1 옴 (Ω) = 1 볼트 (V) / 1 암페어 (A)입니다.

 

즉, 저항은 1V의 공급 전압에 대해 1A의 전류가 통과 될 때 1Ω의 저항을 갖는다 고합니다.

저항계는 이러한 목적으로 특별히 설계된 장치입니다. 저항은 저항계의 단자에 연결되며 저항계의 판독 값은 저항을 저항계에 연결하는 데 사용되는 와이어가 제공하는 저항과 함께 해당 저항의 저항 값입니다.

와이어의 저항은 매우 작지만 무시할 수 없습니다. 따라서 저항계를 사용하여 측정 한 값은 정확하지 않습니다.

저항을 결정하는 다음으로 좋은 방법은 회로에서 전압계와 전류계를 모두 사용하는 것입니다.

설정은 다음과 같습니다.

이 방법에서는 각 장치를 사용하여 전류와 전압을 모두 판독합니다. 와이어의 저항을 고려하면 회로는

 

직렬 루프이기 때문에 전류는 모든 지점에서 동일합니다. 전압계는 알 수없는 저항의 전압 강하를 측정하는 데 사용되기 때문에 와이어 저항이 나타나지 않습니다.

∴ R X = 전압계 판독 값 / 전류계 판독 값

 

위의 설정은 전압계의 내부 저항이 R X에 비해 큰 경우에 좋습니다 .

저항 R X 가 전압계의 내부 저항보다 큰 경우 다음 설정을 사용할 수 있습니다.

 

낮은 저항을 측정하기 위해 또 다른 기술이 사용됩니다. 이를 Four Terminal Sensing 또는 Kelvin Sensing이라고합니다.

낮은 저항 (<100Ω)을 측정하기 위해 Kelvin Sensing을 사용하여 접촉 저항 및 배선 저항의 부적절한 영향을 제거합니다.

저항 측정이 접속 방법은 두 터미널 검출이라고 귀중한 설정에서 나타나는 접촉 테스트 리드의 저항의 영향을 제거하기 위해 수행 전류 및 전압 감지 프로브의 개별 쌍을 사용한다.

와이어의 내부 저항이있는 4 개의 단자 감지 방법은 다음과 같이 나타낼 수 있습니다.

Rx1의 저항은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

전압 감지 경로 또는 단자를 통과하는 전류는 저항 R X1을 통과하는 전류보다 매우 적습니다 . 이는 전압 감지 경로에서 와이어 저항에 걸친 전압 강하가 매우 적음을 의미합니다.

∴ I = I RX1 + I VPath ≈ I RX1

이제 저항 R X1 양단의 전압 은 전압계 V RX1 의 값입니다 .

∴ R X1 = V RX1 / I RX1

 

저항력

종종 재료의 전기 전도 능력 또는 재료의 전기 수송 특성은 재료의 전도도에 의해 측정됩니다.

재료의 전기 전도도는 전류를 전도하는 능력의 척도입니다.

비저항은 전도도의 역수입니다. 비저항은 전류의 흐름에 저항하는 도체의 능력을 측정합니다.

 

유도 :

길이가 'L'이고 단면이 'A'이고 저항이 'R'인 재료를 가정합니다.

재료의 저항은 길이  'L'에 정비례하고 단면 'A'의 면적에 반비례합니다.

그러므로,

R ∞ L,

R ∞ 1 / A,

위의 두 방정식을 결합하면

R ∞ L / A

비례 성을 제거하기 위해 상수 'ρ'를 가정합니다.

따라서 R = (ρ × L) / A입니다.

따라서 ρ = (R × A) / L.

따라서 위의 방정식에서 낮은 저항을 가진 물질은 전자의 이동을 허용하고 높은 저항을 가진 물질은 전자의 흐름에 반대합니다.

구리, 알루미늄과 같은 요소는 저항이 낮습니다.

저항의 단위는 옴 미터 (Ω-mt)입니다.

수학적 용어로 저항률의 정의는 재료의 단위 단 면적당 단위 길이 당 저항입니다.

전자기 이론에서 저항률이라는 용어는 특정 전류 밀도를 생성하는 재료 전체의 전기장 크기로 정의 될 수 있습니다.

ρ = E / J

E는 전기장이고 J는 전류 밀도입니다.

 

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※저항 예시

 

1.2cm x 1.2cm x 15cm 치수 의 직사각형 철 블록 (ρ = 9.68 * 10 -8 Ω.m)에 측면이 등전위가되도록 전위차가있는 경우 저항을 찾으십시오.

해결책:

L = 15cm = .15m

A = 1.2cm * 1.2cm = 1.44 × 10 -4 m 2

∴ R = ρL / A

R = (9.68 * 10 -11 Ω.m .15m *) / (1.44 × 10 -4 m 2 )

R = 1 * 10 -4 Ω = 1µΩ

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저항 단위

 

저항 R = V / I

그 결과 저항 단위가 암페어 당 볼트로 표시됩니다. 이 조합에는 물리학 자 Georg Simon Ohm의 이름을 딴 Ohm이라는 특별한 이름이 부여됩니다.

∴ 1Ω = 암페어 당 1 볼트

 

저항의 역수 인 컨덕턴스 단위는 1 / Ω으로 지정되며 Mho라는 이름이 지정됩니다. Mho는 반대로 쓰여진 Ohm입니다. 기호 ℧로 표시됩니다. 나중에 이것은 Siemens (S)로 변경됩니다.

S = Ω -1 = A / V.

Ω의 값은 아래 방정식과 같이 다양한 형태로 정의 할 수 있습니다.

단위

• Ω은 저항입니다.
• V는 볼트입니다.
• A는 암페어

탄소 저항기

탄소 합성 저항기는 일반적으로 저렴한 비용으로 제조되는 저항기입니다. 이것은 건설 과정이 더 간단하기 때문입니다. 일반적으로 탄소 저항기라고합니다. 주요 구성은 플라스틱 케이스로 덮인 탄소 점토이며 리드는 주석 도금 된 구리로 만들어집니다. 탄소 저항기의 주요 장점은 모든 지역 공급 업체에서 매우 저렴한 비용으로 쉽게 구할 수 있고 내구성이 좋다는 것입니다. 유일한 단점은 온도에 매우 민감하다는 것입니다.

탄소 저항기는 1Ω의 낮은 값에서 22MΩ의 높은 값까지 다양한 값으로 제조 할 수 있습니다. 비용이 저렴하기 때문에 성능보다는 비용이 기준이되는 회로에 사용됩니다.

 

저항기의 작동

저항기 작동의 원리는 유압 비유를 사용하여 설명 할 수 있습니다. 물이 흐르는 파이프를 상상해 봅시다. 파이프의 지름을 작게하면 물의 흐름이 제한됩니다. 이제 우리는 압력을 증가시켜 동일한 감소 된 직경을 통해 물의 힘을 증가 시키면 에너지가 다른 형태로 소멸됩니다. 파이프 양쪽 끝의 압력 차이가 중요합니다. 이제 우리는이 비유를 전기 시스템에 적용합니다. 즉, 물에 가해지는 힘은 저항을 통한 전류와 비슷하고 가해진 압력은 전압과 비슷합니다. 

이러한 에너지 형태의 변화에 ​​대한 이유는 다음과 같이 설명 할 수 있습니다. 금속의 높은 전기 전도도는 전자의 자유 흐름을 가지고 있기 때문에 유용하며이 전하의 흐름을 전류라고합니다. 그러나 전자의 흐름이 자유롭지 않은 경우, 즉 제한되지 않으면 전기 에너지는 전도체가 불량한 경우 열과 같은 다른 형태로 변환됩니다. 완전히 멈추지 않고 전자 흐름을 제한하는 것이 저항기의 아이디어입니다. 전자의 흐름을 제한하는이 원리는 열을 출력으로 얻는 데 사용할 필요는 없지만 전압 또는 전류 감소, 빛 방출 등과 같은 다른 기능을 가지고 있습니다.

 

 

저항기의 VI 특성

VI 저항기의 특성은 적용된 전압과 저항을 통해 흐르는 전류 간의 관계입니다. 옴의 법칙에 따르면 저항에 적용된 전압이 증가하면 저항을 통해 흐르는 전류도 증가합니다. 즉, 적용된 전압은 전류에 정비례합니다. VI 특성 그래프는 다음 회로에서 결정할 수 있습니다.

y = mx의 형태 인 함수 v (t) = R i (t)의 회로에 해당하는 그래프는 다음과 같습니다. 그래프를 그리기 위해 전압 (V) 값은 y 축에, 전류 값 (I)은 x 축에 표시합니다. 그래프에서 저항기의 VI 특성은 선형이며 모든 인스턴스의 저항 값은 해당 인스턴스에서 곡선의 기울기에 의해 결정될 수 있음이 분명합니다.

위의 사양은 순수한 저항, 즉 이상적인 저항의 경우에 유효하며 온도는 일정합니다. 실제 조건에서 이러한 값은 작동 환경에 따라 달라질 수 있으며 특성은 이상적인 선형 값과 다를 수 있습니다.

 

 

온도에 따른 저항의 변화

온도 변화의 영향은 재료의 저항 값의 변화입니다. 이 변화의 이유는 재료 치수의 변화 때문이 아니라 재료의 저항률 변화 때문입니다.

전도체와 같은 물질의 전류 흐름은 전기장이 존재할 때 원자 사이의 전자 이동입니다. 이것은 도체에 전위차를 적용하여 달성됩니다. 이 전위차는 음으로 하전 된 전자가 원자에서 원자로 양의 말단을 향해 이동하게합니다. 원자 사이에서 자유롭게 움직이는 이러한 전자를 자유 전자라고합니다. 물질의 전도도는 물질의 원자에있는 이러한 자유 전자의 수에 따라 달라집니다. 

 

온도가 상승하면 열이 원자 진동을 일으키고 이러한 진동은 원자 내부 층의 전자와 자유 전자 사이에 충돌을 일으킬 것입니다. 이러한 충돌은 자유 전자의 에너지를 사용합니다. 더 많은 충돌이 발생하면 더 많은 자유 전자 에너지가 사용되어 전류 흐름에 대한 저항이 증가합니다. 이것은 지휘자의 경우입니다. 절연체의 경우 온도가 상승하면 저항이 감소합니다. 그 이유는 캡 티브 단계에서 방출되는 자유 전자의 수를 사용할 수 있기 때문입니다.

수학적 측면에서 저항의 부분적 변화는 온도 변화에 정비례합니다.

 

∆R/R0∝∆T

여기서 ∆R은 저항의 작은 변화입니다.

∆R = R – R 0

R은 온도 T에서의 저항입니다.

R 0 은 온도 T 0 에서의 저항입니다.

∆T는 온도 변화입니다.

∆T = T – T 0

위 방정식에서 비례 상수를 알파 (α)로 표시하면

그러면 ∆R / R 0 = α∆T

여기서 α는 저항의 온도 계수입니다.

저항의 온도 계수는 온도 변화와 관련된 저항의 상대적 변화를 설명하는 데 사용됩니다.

온도 변화가 적 으면 위의 방정식을 다음과 같이 쓸 수 있습니다.

R = R 0 [1 + α (TT 0 )]

온도가 증가함에 따라 저항이 증가하면 재료는 양의 온도 계수를 가지고 있다고합니다. 이 재료는 지휘자입니다.

온도가 증가함에 따라 저항이 감소하면 재료는 음의 온도 계수를 갖는다 고합니다. 이 재료는 절연체입니다.

온도 계수의 단위 /있다 0 K 또는 K -1 .

 

 

저항기 패키지

표면 실장 기술은 부품을 회로 기판 표면에 직접 배치하는 기술입니다. 이러한 구성 요소를 표면 실장 장치라고합니다. 저항기는 SMD로도 제조됩니다. SMD 저항기는 일반적으로 리드가 작거나 리드가없는 경우 더 작습니다. 접촉 목적을 위해 양쪽 끝에 금속 접점이 있습니다.

SMD 저항기에는 두 가지 유형의 패키지가 있습니다. 2 단자 패키징과 Metal Electrode Leadless Face 패키징입니다.

처음에는 연결이 이루어지는 작은 리드가 있습니다. 나중에 리드가 없지만 연결을 위해 장치의 양쪽 끝에 금속 접점이 있습니다.