เมนูนำทาง
ตัวต้านทาน
ชิ้นส่วนที่ต้องใส่ลงในรูบนบอร์ดมักจะมีสายตัวนำที่เป็นขาออกจากปลายลำตัว(axial) อื่นๆนอกจากนี้ จะมีขาออกจากกลางลำตัวเหมือนรัศมี(radial) ตัวต้านทานอื่นๆอาจเป็นแบบเทคโนโลยีการวางบนพื้นผิว (อังกฤษ: Surface-mount technology) หรือ SMT ในขณะที่ ตัวต้านทานกำลังงานสูงอาจจะมีขาใดขาหนึ่งถูกออกแบบให้อยู่ใน heat sink
ตัวต้านทานองค์ประกอบคาร์บอนประกอบด้วยชิ้นส่วนความต้านทานทรงกระบอกทึบ กับสายตัวนำ(ขา)แบบฝังหรือจุกปลายโลหะสำหรับต่อกับสายตัวนำ ลำตัวของตัวต้านทานได้รับการป้องกันด้วยสีหรือพลาสติก ในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 ตัวต้านทานองค์ประกอบคาร์บอนไม่มีฉนวนที่ลำตัว; สายตัวนำถูกพันรอบปลายของแกนชิ้นส่วนความต้านทานและบัดกรีเข้าด้วยกัน ตัวต้านทานที่สำเร็จแล้วจะถูกวาดด้วยรหัสสีเพื่อบอกค่าของมัน
ชิ้นส่วนวามต้านทานถูกทำจากส่วนผสมของคาร์บอนบดละเอียด (เป็นผง) และ วัสดุฉนวน(ปกติเป็นเซรามิก) เรซินจะยึดส่วนผสมเข้าด้วยกัน ความต้านทานจะถูกกำหนดโดยอัตราส่วนของวัสดุ เติม (ผงเซรามิก) เทียบกับคาร์บอน คาร์บอนความเข้มข้นยิ่งสูง-ตัวนำยิ่งดี-เป็นผลให้ความต้านทานยิ่งต่ำ ตัวต้านทานองค์ประกอบคาร์บอนถูกนำมาใช้กันโดยทั่วไปในปี 1960s และก่อนหน้านี้ แต่จะไม่เป็นที่นิยมสำหรับการใช้งานทั่วไปในปัจจุบัน เมื่อตัวต้านทานประเภทอื่นๆ มีคุณสมบัติที่ดีกว่า เช่น ความอดทน การพึ่งพาอาศัยแรงดัน และความเครียด (ตัวต้านทานองค์ประกอบคาร์บอนจะเปลี่ยนค่าเมื่อเครียดด้วยแรงดันไฟฟ้าเกิน) นอกจากนี้ หากมีความชื้นภายใน (จากการสัมผัสกับสภาพแวดล้อมที่ชื้นเป็นเวลานาน) หรือความร้อนจากการบัดกรีจะสร้างการเปลี่ยนแปลงในค่าความต้านทานที่ย้อนกลับไม่ได้ ตัวต้านทานองค์ประกอบคาร์บอนมี เสถียรภาพกับเวลาที่ไม่ดีและมีผลสะท้อนให้ถูกเลือกโดยโรงงานให้มีความอดทนที่ดีที่สุดเพียง 5% เท่านั้น[6] อย่างไรก็ตาม ตัวต้านทานเหล่านี้ ถ้ามันไม่เคยอยู่ภายใต้แรงดันไฟฟ้าเกินหรือร้อนเกิน มันจะเป็นที่เชื่อถือได้อย่างน่าทึ่ง เมื่อพิจารณาถึงขนาดของส่วนประกอบของมัน[7]
ตัวต้านทานองค์ประกอบคาร์บอนยังคงมีใช้อยู่ แต่เมื่อเทียบกันแล้วค่าใช้จ่ายค่อนข้างสูง ค่าอยู่ระหว่างเศษของโอห์มถึง 22 megohms เนื่องจากราคาที่สูงของมัน ตัวต้านทานเหล่านี้จะไม่ได้ ถูกใช้ในงานทั่วไปอีกต่อไป อย่างไรก็ตาม พวกมันจะถูกใช้ในแหล่งจ่ายไฟและการควบคุมการเชื่อม[8]
ตัวต้านทานกองคาร์บอนทำจากชั้นของแผ่นคาร์บอนที่ถูกอัดระหว่างแผ่นโลหะสองแผ่น การปรับ ความดันที่ใช้หนีบจะเปลี่ยนแปลงความต้านทานระหว่างแผ่นนั้น ตัวต้านทานเหล่านี้จะถูกนำมาใช้เมื่อต้องการใช้โหลดที่ปรับได้ ตัวอย่างเช่น ในการทดสอบแบตเตอรี่รถยนต์หรือเครื่องส่งสัญญาณวิทยุ ตัวต้านทานกองคาร์บอนยังสามารถใช้ในการควบคุมความเร็วมอเตอร์ขนาดเล็กในเครื่องใช้ไฟฟ้าในครัวเรือน (จักรเย็บผ้า, เครื่องผสมมือถือ) ที่มีอัตราใช้งานสูงไม่กี่ร้อยวัตต์[9] ตัวต้านทานกองคาร์บอนสามารถรวมอยู่ในตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าอัตโนมัติสำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า โดยใช้ควบคุมกระแสของสนามแม่เหล็กเพื่อรักษาแรงดันสัมพันธ์ให้คงที่[10] หลักการนี้ยังถูกนำมาใช้ในไมโครโฟนคาร์บอนอีกด้วย
ฟิล์มคาร์บอนจะถูกวางลงบนพื้นผิวฉนวนและถูกตัดเป็นวงรีเพื่อสร้างเป็นเส้นทางความต้านทานที่ยาวและแคบ การเปลี่ยนแปลงของรูปทรง ควบคู่ไปกับความต้านทานของคาร์บอนอสัณฐาน (ระหว่าง 500-800 μΩ เมตร) สามารถให้ความหลากหลายของความต้านทาน เมื่อเทียบกับองค์ประกอบคาร์บอน พวกมันให้คุณลักษณะของเสียงรบกวนต่ำ เนื่องจากความแม่นยำของการกระจายแกรไฟท์บริสุทธิ์โดยไม่ต้องมีผลผูกพัน[11] ตัวต้านทานฟิล์มคาร์บอนมีช่วงอัตรากำลังที่ 0.125-5 วัตต์ที่ 70 °C. ความต้านทานช่วงใช้ได้มีตั้งแต่วันที่ 1 โอห์ม ถึง 10 megohm ตัวต้านทานฟิล์มคาร์บอนมีช่วงอุณหภูมิการดำเนินงาน ระหว่าง -55 ° C ถึง 155 ° C. และมีช่วงแรงดันไฟฟ้าสูงสุดในการทำงานที่ 200-600 โวลต์ ตัวต้านทานฟิล์มคาร์บอนพิเศษถูกใช้ใน งานที่ต้องการความมั่นคงของพัลส์สูง[12]
ตัวต้านทานองค์ประกอบคาร์บอนสามารถถูกพิมพ์โดยตรงลงบนพื้นผิวของแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ที่เป็นส่วนหนึ่งของกระบวนการผลิต PCB ในขณะที่เทคนิคนี้เป็นเรื่องปกติมากขึ้นในโมดูล PCB ไฮบริด มันก็ยังสามารถถูกนำมาใช้ใน PCB แบบไฟเบอร์กลาสมาตรฐาน ความคลาดเคลื่อน โดยทั่วไปจะมีขนาดใหญ่มากและสามารถอยู่ในราว 30% การใช้งานทั่วไปจะเป็นตัวต้านทานที่ทำงานเป็นตัว pull-up ที่ไม่วิกฤต
ตัวต้านทานฟิล์มหนาได้รับความนิยมในช่วงปี 1970s และตัวต้านทานแบบ SMD (surface mount device) ส่วนใหญ่วันนี้เป็นตัวต้านทานชนิดนี้ ชิ้นส่วนต้านทานของฟิล์มหนาจะหนาเป็น 1000 เท่ากว่าฟิล์มบาง[13] แต่ความแตกต่างที่สำคัญจะเป็นวิธีการที่ฟิล์มจะถูกนำไปใช้กับกระบอก(ตัวต้านทานแบบแกน) หรือพื้นผิว(ตัวต้านทานแบบ SMD)
ตัวต้านทานฟิล์มบางจะถูกทำโดยการสปัตเตอร์ (วิธีการของการสะสมสูญญากาศ)วัสดุต้านทานบนพื้นผิวฉนวน จากนั้นฟิล์มจะถูกฝังในลักษณะที่คล้ายกันกับวิธีการเก่า (แบบลด) เพื่อทำแผงวงจรพิมพ์ นั่นคือ พื้นผิวจะถูกเคลือบด้วยวัสดุไวแสง จากนั้นจะถูกคลุมด้วยฟิลม์ตามแบบ, ฉาบด้วยรังสีอัลตราไวโอเลต และจากนั้นจัดการฉายแสงลงบนบริเวณที่เคลือบด้วนสารไวแสง ฟิล์มบางๆที่อยู่ด้านใต้จะถูกกัดออกไป
ตัวต้านทานฟิล์มหนาเป็นผลิตภัณฑ์ที่ผลิตโดยใช้การสกรีนและการพิมพ์ลายฉลุ[14]
เพราะช่วงเวลาระหว่างการทำสปัตเตอร์จะสามารถควบคุมได้ ความหนาของฟิล์มบางจึงสามารถ ควบคุมได้อย่างแม่นยำ ชนิดของวัสดุก็ยังแตกต่างกัน มักจะประกอบด้วยตัวนำเซรามิก (cermet )หนึ่งตัวนำหรือมากกว่า เช่น แทนทาลัมไนไตรด์ (TaN), รูทีเนียมออกไซด์(RuO2), ตะกั่วออกไซด์ (PbO), bismuth ruthenate ( Bi2RU2O7), นิกเกิลโครเมียม (NiCr) หรือ bismuth iridate (Bi2Ir2O7)
ความต้านทานของทั้งฟิล์มบางและฟิล์มหนาหลังการผลิตจะไม่ถูกต้องอย่างมาก พวกมันมักจะ ถูกตัดเล็มให้เป็นค่าที่ถูกต้องโดยการขัดหรือการตัดด้วยเลเซอร์ ตัวต้านทานฟิล์มบางมักจะถูกระบุความคลาดเคลื่อนอยู่ที่ 0.1, 0.2, 0.5, หรือ 1% และมีค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิอยู่ที่ 5-25 ppm/K. พวกมันยังมีระดับเสียงรบกวนที่ต่ำกว่ามาก ในระดับ 10-100 เท่าน้อยกว่าตัวต้านทาน ฟิล์มหนา(เพราะมีค่า conductance ต่ำกว่ามาก)
ตัวต้านทานฟิล์มหนาทั้งหลายอาจจะใช้เซรามิกส์เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าเหมือนกัน แต่พวกมันจะถูก ผสมกับแก้วซินเตอร์(ผง) และของเหลวตัวขนส่งเพื่อให้ส่วนผสมสามารถที่จะถูกพิมพ์แบบสกรีนได้ จากนั้น ส่วนผสมของแก้วกับวัสดุตัวนำเซรามิก (cermet)นี้จะถูกหลอม(อบ)ในเตาอบที่ประมาณ 850 °C.
ตัวต้านทานฟิล์มหนาที่ผลิตครั้งแรกมีความคลาดเคลื่อนที่ 5 % แต่ความคลาดเคลื่อนมาตรฐาน ได้ปรับปรุงให้ดีขึ้นถึง 2% หรือ 1% ในช่วงไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมา ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของ ตัวต้านทานฟิล์มหนาจะสูง โดยทั่วไปอยู่ที่ ±200 หรือ ±250 ppm/K; อุณหภูมิเปลี่ยนแปลงที่ 40 เคลวิน (70 °F) สามารถเปลี่ยนความต้านทานไป 1%
ตัวต้านทานฟิล์มบางมักจะมีราคาแพงกว่าตัวต้านทานฟิล์มหนามาก ตัวอย่างเช่นตัวต้านทานฟิล์มบาง SMD ที่มีความคลาดเคลื่อน 0.5% และสัมประสิทธิ์อุณหภูมิที่ 25 ppm/K เมื่อซื้อในปริมาณเต็มม้วนจะมีราคาประมาณสองเท่าของตัวต้านทานฟิล์มหนาของ 1%, 250 ppm/K
ตัวต้านทานที่มีขาออกจากปลายลำตัวเป็นชนิดที่พบมากของวันนี้ จะเรียกว่าเป็นตัวต้านทานแบบ ฟิล์มโลหะ ตัวต้านทานแบบไม่มีขามีขั้วโลหะ (อังกฤษ: Metal electrode leadless face) หรือ MELF มักจะใช้เทคโนโลยีเดียวกัน แต่จะมีรูปทรงกระบอกออกแบบมาสำหรับติดตั้งบนพื้นผิว โปรดทราบว่า ประเภทอื่นๆของตัวต้านทาน (เช่น องค์ประกอบคาร์บอน) ยังมีในแพคเกจ MELF
ตัวต้านทานฟิล์มโลหะมักจะถูกเคลือบด้วยนิกเกิลโครเมียม (NiCr) แต่อาจจะถูกเคลือบด้วยวัสดุ cermet ใดๆที่ระบุไว้ข้างต้นสำหรับตัวต้านทานฟิล์มบาง. แตกต่างจากตัวต้านทานฟิล์มบาง วัสดุอาจนำมาใช้โดยใช้เทคนิคที่แตกต่างจากการสปัตเตอร์ (แม้ว่าสิ่งนี้เป็นหนึ่งในเทคนิค) นอกจากนี้ยังแตกต่างจากตัวต้านทานชนิดฟิล์มบาง, ค่าความต้านทานจะถูกกำหนดโดยการตัดเป็นวงรึผ่านการเคลือบผิว มากกว่าจะทำโดยการแกะสลัก (นี่คือวิธีที่คล้ายกับตัวต้านทานคาร์บอนที่ถูกทำ) ผลที่ได้คือความคลาเคลื่อนที่เหมาะสม (0.5%, 1% หรือ 2%) และค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิที่โดยทั่วไประหว่าง 50 ถึง 100 ppm/K[15] ตัวต้านทานฟิล์มโลหะมีลักษณะของเสียงรบกวนที่ดีและการไม่เป็นเชิงเส้นที่ต่ำเนื่องจากค่าสัมประสิทธิ์แรงดันไฟฟ้าที่ต่ำ นอกจากนี้ยังมีประโยชน์เกี่ยวกับความอดทนที่มีประสิทธิภาพของชิ้นส่วน, ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิ และความมั่นคง[16]
ตัวต้านทานฟิล์มลหะออกไซด์ถูกทำขึ้นจากโลหะออกไซด์เช่นดีบุกออกไซด์ ซึ่งส่งผลให้มี อุณหภูมิในการทำงานที่สูงกว่าและมีความมั่นคง/น่าเชื่อถือมากกว่าฟิล์มโลหะ พวกมันจะถูกใช้ ในงานที่มีความต้องการความอดทนสูง
ตัวต้านทานแบบลวดพันโดยทั่วไปถูกทำขึ้นโดยการพันลวดโลหะที่มักจะเป็น Nichrome รอบแกนเซรามิก, พลาสติกหรือไฟเบอร์กลาส ปลายของลวดทั้งสองด้านจะถูกบัดกรีหรือเชื่อมเข้ากับจุกหรือแหวนสองอัน ที่ผูกติดอยู่กับปลายของแกน ชิ้นงานถูกปกป้องด้วยชั้นของสี, พลาสติก หล่อหรือสารเคลือบที่ถูกอบที่อุณหภูมิสูง ตัวต้านทานเหล่านี้ถูกออกแบบมาเพื่อทนต่ออุณหภูมิที่สูงผิดปกติถึง +450 °C[17] เส้นลวดในตัวต้านทานลวดพันกำลังงานต่ำปกติมีเส้นผ่าศูนย์กลางระหว่าง 0.6 และ 0.8 มม.และเคลือบด้วยดีบุกเพื่อความสะดวกในการบัดกรี สำหรับ ตัวต้านทานลวดพันกำลังงานที่สูงกว่า ไม่ว่าจะใช้แบบกล่องใส่เซรามิกหรือกล่องใส่อะลูมิเนียมด้านนอกบนยอดของชั้นฉนวน - ถ้ากล่องด้านนอกเป็นเซรามิก, ตัวต้านทานดังกล่าวบางครั้งจะถูกอธิบายว่าเป็นตัวต้านทาน"ซีเมนต์" แม้ว่าพวกมันจะไม่ได้มีส่วนของปูนซิเมนต์แบบดั้งเดิมจริงๆ ถ้าเป็นกล่องอะลูมิเนียม มันถูกออกแบบมาให้ติดกับ heat sink เพื่อกระจายความร้อน อัตรากำลังการทำงานจะขึ้นอยู่กับการใช้งานที่มีการระบายความร้อนที่เหมาะสม เช่นตัวต้านทานอัตรากำลัง 50 W จะ overheat ที่เศษส่วนของการกระจายความร้อนเท่านั้นหากไม่ได้ใช้ heat sink ตัวต้านทานลวดพันขนาดใหญ่อาจจะมีอัตราที่ 1,000 วัตต์ หรือมากกว่า
เพราะตัวต้านทานลวดพันเป็นขดลวด พวกมันจึงมีค่าความเหนี่ยวนำที่ไม่พึงประสงค์มากกว่าตัวต้านทานชนิดอื่นๆ แม้ว่าม้วนลวดในหลายๆส่วนมีทิศทางกลับสลับกันจะ สามารถลดการเหนี่ยวนำลงให้น้อยที่สุดได้ก็ตาม เทคนิคอื่นๆจะใช้ bifilar ในการพันหรือใช้ตัวดัดแบนบาง (เพื่อลดพื้นที่หน้าตัดของขดลวด) สำหรับวงจรที่ต้องการใช้มากที่สุด ตัวต้านทานจะพันด้วย Ayrton-Perry
การใช้งานของตัวต้านทานลวดพันมีความคล้ายคลึงกับงานของตัวต้านทานองค์ประกอบ ยกเว้นงานความถี่สูง การตอบสนองความถี่สูงของตัวต้านทานลวดพันจะเลวร้ายเป็นอย่างมากเมื่อเทียบกับตัวต้านทานองค์ประกอบ[18]
ชิ้นส่วนความต้านทานหลักของตัวต้านทานแบบฟอยล์เป็นฟอยล์โลหะผสมพิเศษมีความหนาหลายไมโครเมตร เนื่องจากถูกแนะนำเข้ามาในปี 1960 ตัวต้านทานแบบฟอยล์มีความแม่นยำและความมั่นคงที่ดีที่สุดของตัวต้านทานใดๆที่มีอยู่ขณะนั้น หนึ่งในพารามิเตอร์สำคัญที่มีอิทธิพลต่อความมั่นคงจะเป็นค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของความต้านทาน (อังกฤษ: temperature coefficient of resistance) หรือ TCR TCR ของมันต่ำมากและได้รับการปรับปรุงให้ดีขึ้นตลอดในช่วงหลายปี ช่วงหนึ่งของตัวต้านทานแบบฟอยล์ที่มีความแม่นยำเป็นพิเศษจะมี TCR ที่ 0.14 ppm/°C, ความคลาดเคลื่อน ± 0.005%, ความมั่นคงในระยะยาว (1 ปี) 25 ppm, (3 ปี) 50 ppm (ปรับปรุงเพิ่มเติม 5 เท่าโดยการปิดผนึกสุญญากาศ) ความมั่นคงภายใต้โหลด (2000 ชั่วโมง)ที่ 0.03%, อุณหภูมิ EMF 0.1 μV/°C, เสียงรบกวน -42 dB, ค่าสัมประสิทธิ์แรงดัน 0.1 ppm/V, ความเหนี่ยวนำ 0.08 μH, ความเก็บจุ 0.5 pF[19]
ตัวชั้นท์ของแอมมิเตอร์เป็นตัวต้านทานที่ไวต่อกระแสชนิดพิเศษ มันมีสี่ขาและมีค่าเป็น milliohms หรือแม้กระทั่งไมโครโอห์ม เครื่องมือวัดกระแสโดยตัวมันเอง มักจะสามารถรับกระแส ใด้จำกัด เพื่อวัดกระแสสูง กระแสจะไหลผ่านชั้นท์เพื่อวัดแรงดันตกคร่อมแล้วตีค่าออกมาเป็นกระแส ชั้นท์ทั่วไปประกอบด้วยสองช่วงบล็อกโลหะแข็ง บางครั้งใช้ทองเหลือง ติดตั้งอยู่บนฐานฉนวน. ระหว่างช่วงบล็อกที่ถูกบัดกรีหรือประสานเข้าด้วยกันจะมีหนึ่งหรือมากกว่าหนึ่งแถบของโลหะผสมแมงกานินที่มี TCR ต่ำ น็อตเกลียวขนาดใหญ่ถูกร้อยผ่านบล็อกที่ทำให้เกิดการเชื่อมต่อกระแส ในขณะที่สกรูที่ขนาดเล็กกว่ามากให้การเชื่อมต่อแรงดันไฟฟ้า ชั้นท์ถูกตั้งอัตราโดยกระแสเต็มสเกล และมักจะมีแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมที่ 50 mV ที่อัตรากระแส มิเตอร์ดังกล่าวจะถูก ปรับตัวให้เข้าอัตรากระแสเต็มของชั้นท์โดยการทำเครื่องหมายโดยประมาณบนหน้าปัด; ไม่จำเป็นต้องมีการเปลี่ยนแปลงในส่วนอื่นๆของมิเตอร์
ในงานอุตสาหกรรมหนักกระแสสูง ตัวต้านทานตารางเป็นตาข่ายระบายความร้อนด้วยการพาความร้อนขนาดใหญ่ทำด้วยแถบโลหะผสมที่ประทับลงไป เชื่อมต่อเป็นแถวระหว่างสองขั้วไฟฟ้า ตัวต้านทานเกรดอุตสาหกรรมดังกล่าวสามารถมีขนาดใหญ่เท่าตู้เย็น; การออกแบบบางตัวสามารถรับมือกับกระแสมากกว่า 500 แอมแปร์ ด้วยช่วงของตัวต้านทานขยายต่ำกว่า 0.04 โอห์ม พวกมันจะใช้ในการใช้งาน เช่นการเบรกแบบไดนามิกและแถวของโหลดสำหรับตู้รถไฟ และรถราง, สายกราวด์เป็นกลางสำหรับการกระจาย AC อุตสาหกรรม, โหลดควบคุมสำหรับเครน และเครื่องจักรกลหนัก, โหลดสำหรับการทดสอบเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและการกรองฮาร์มอนิกสำหรับสถานีไฟฟ้าย่อย[20][21]
คำว่าตัวต้านทานตารางบางครั้งถูกใช้ในการอธิบายตัวต้านทานชนิดใดๆที่เชื่อมต่อกับตารางควบคุมของหลอดสูญญากาศ ตัวต้านทานนี้ไม่ได้เป็นเทคโนโลยีตัวต้านทาน มันเป็นโครงสร้าง วงจรอิเล็กทรอนิกส์
เมนูนำทาง
ตัวต้านทานใกล้เคียง
แหล่งที่มา
WikiPedia: ตัวต้านทาน