Rezistor

Rozbalit box

Obsah boxu

Šablona:Infobox elektronická součástka Rezistor (česky též odpor) je pasivní elektrotechnická součástka, jejíž hlavní vlastností je elektrický odpor. V elektrických obvodech se používá k omezení protékajícího proudu, k nastavení úbytků napětí, k dělení napětí nebo jako topný prvek. Je to jedna z nejzákladnějších a nejčastěji používaných součástek v elektronice. Jeho hodnota se udává v ohmech (Ω).

Základním fyzikálním zákonem popisujícím chování rezistoru je Ohmův zákon, který říká, že napětí na rezistoru je přímo úměrné proudu, který jím protéká. Matematicky vyjádřeno: U = I × R, kde U je napětí, I je proud a R je odpor.

📜 Historie a vývoj

Koncept odporu jako základní elektrické vlastnosti byl formulován Georgem Simonem Ohmem v roce 1827, kdy experimentálně zjistil vztah mezi napětím, proudem a odporem, dnes známý jako Ohmův zákon. První rezistory byly často jen dlouhé kusy drátu s definovaným odporem, navinuté na izolační tělísko.

S rozvojem elektroniky v první polovině 20. století vznikla potřeba masové výroby malých a levných rezistorů. To vedlo k vývoji uhlíkových kompozitních rezistorů, které byly tvořeny směsí uhlíkového prášku a pojiva. Ačkoliv nebyly příliš přesné, pro tehdejší elektronkové obvody dostačovaly.

Po druhé světové válce se objevily přesnější a stabilnější technologie, jako jsou uhlíkové a metalizované vrstvové rezistory. S nástupem tranzistorů a integrovaných obvodů se velikost součástek dramaticky zmenšila, což vedlo k vývoji technologie povrchové montáže (SMT) a miniaturních rezistorů známých jako SMD (Surface-Mount Device).

⚙️ Princip funkce

Funkce rezistoru je založena na vlastnosti materiálů klást odpor průchodu elektrického proudu. Když elektrony procházejí materiálem rezistoru (tzv. rezistivem), narážejí na atomy jeho krystalové mřížky. Tyto srážky způsobují, že elektrony ztrácejí svou kinetickou energii, která se přeměňuje na teplo. Tento jev se nazývá Jouleovo teplo.

Množství tepla (výkon), které se na rezistoru přemění, se vypočítá podle vzorce: P = U × I = I² × R = U² / R. Tento vyzářený výkon se nazývá ztrátový výkon a je klíčovým parametrem každého rezistoru. Pokud je rezistor zatížen větším výkonem, než na jaký je konstruován, může se přehřát a zničit.

Materiály používané pro výrobu rezistorů (např. uhlík, slitiny kovů) jsou voleny tak, aby měly specifický, stabilní a předem definovaný měrný elektrický odpor.

🛠️ Konstrukce a typy rezistorů

Rezistory se dělí podle několika kritérií, nejčastěji podle konstrukce, materiálu a možnosti měnit hodnotu odporu.

Pevné rezistory

Mají pevnou, výrobcem danou hodnotu odporu. Jsou nejběžnějším typem.

Uhlíkové vrstvové rezistory: Jsou nejrozšířenější pro běžné použití. Na keramické tělísko je nanesena tenká vrstva uhlíku. Jsou levné, ale mají horší toleranci a vyšší šum.
Metalizované (metal-film) rezistory: Místo uhlíku je použita tenká vrstva kovu (např. slitina niklu a chromu). Jsou přesnější, stabilnější a mají nižší šum než uhlíkové. Používají se v přesnějších aplikacích.
Drátové rezistory: Jsou tvořeny odporovým drátem (např. konstantan, nichrom) navinutým na keramické tělísko. Vynikají vysokou přesností, stabilitou a schopností snášet velké výkonové zatížení. Používají se ve výkonové elektronice, měřicích přístrojích a jako topná tělesa. Jejich nevýhodou je parazitní indukčnost.
Rezistory z uhlíkové kompozice: Starší typ, tvořený směsí uhlíkového prášku a keramického plniva. Jsou velmi odolné vůči pulznímu přetížení, ale mají velkou toleranci a nestabilitu. Dnes se používají jen ve specifických aplikacích.
SMD rezistory: Jsou určeny pro povrchovou montáž (SMT). Jedná se o malé keramické destičky s nanesenou odporovou vrstvou. Jsou dominantním typem v moderní spotřební elektronice.

Proměnné rezistory

Jejich hodnotu odporu lze mechanicky měnit.

Potenciometr: Třívývodová součástka, která funguje jako plynule regulovatelný dělič napětí. Jezdec se pohybuje po odporové dráze a mění tak poměr odporů mezi středním vývodem a krajními vývody. Typické použití je regulace hlasitosti nebo jasu.
Reostat: Dvouvývodová součástka (často zapojený potenciometr), která slouží k regulaci proudu v obvodu.
Trimr: Miniaturní verze potenciometru určená k jednorázovému nebo občasnému nastavení pracovní hodnoty v obvodu, obvykle pomocí šroubováku.

Speciální rezistory (závislé na fyzikálních veličinách)

Jejich odpor se mění v závislosti na vnějších podmínkách.

Termistor: Odpor se mění s teplotou.
- NTC termistor (Negative Temperature Coefficient): Odpor s rostoucí teplotou klesá. Používá se pro měření teploty nebo omezení náběhového proudu.
- PTC termistor (Positive Temperature Coefficient): Odpor s rostoucí teplotou prudce roste. Používá se jako vratná pojistka nebo v topných prvcích.
Varistor (VDR): Odpor se mění s napětím. Při nízkém napětí má velmi vysoký odpor, při překročení určitého prahového napětí jeho odpor prudce klesne. Používá se jako ochrana proti přepětí.
Fotorezistor (LDR): Odpor se mění s intenzitou dopadajícího světla. S rostoucí intenzitou osvětlení odpor klesá. Používá se v soumrakových spínačích, expozimetrech a podobných zařízeních.
Tenzometr: Odpor se mění v závislosti na mechanické deformaci (protažení nebo stlačení). Používá se pro měření síly, tlaku a deformací v tenzometrii.

🎨 Značení rezistorů

Hodnota odporu, tolerance a případně další parametry jsou na rezistorech vyznačeny. Existují dva hlavní systémy značení.

Barevný kód

Používá se u klasických vývodových rezistorů. Skládá se ze 4, 5 nebo 6 barevných proužků.

4 proužky: 1. proužek = 1. číslice, 2. proužek = 2. číslice, 3. proužek = násobitel (počet nul), 4. proužek = tolerance.
5 proužků (pro přesné rezistory): 1. proužek = 1. číslice, 2. proužek = 2. číslice, 3. proužek = 3. číslice, 4. proužek = násobitel, 5. proužek = tolerance.
6 proužků: Stejné jako 5 proužků, šestý proužek udává teplotní koeficient odporu.

Barevný kód rezistorů
Barva	Hodnota	Násobitel	Tolerance	Teplotní koeficient (ppm/K)
Černá	0	×1		250
Hnědá	1	×10	±1 %	100
Červená	2	×100	±2 %	50
Oranžová	3	×1 000		15
Žlutá	4	×10 000		25
Zelená	5	×100 000	±0,5 %	20
Modrá	6	×1 000 000	±0,25 %	10
Fialová	7	×10 000 000	±0,1 %	5
Šedá	8	×100 000 000	±0,05 %	1
Bílá	9	×1 000 000 000
Zlatá		×0,1	±5 %
Stříbrná		×0,01	±10 %
Bez barvy			±20 %

Číselný kód (SMD)

U SMD rezistorů se používá číselný kód.

Třímístný kód: První dvě číslice udávají hodnotu, třetí číslice udává počet nul. Např. `472` znamená 47 × 10² = 4700 Ω = 4,7 kΩ.
Čtyřmístný kód (pro přesné): První tři číslice udávají hodnotu, čtvrtá počet nul. Např. `1001` znamená 100 × 10¹ = 1000 Ω = 1 kΩ.
Kód EIA-96: Používá se pro rezistory s 1% tolerancí. Kombinuje dvě číslice (kód hodnoty) a písmeno (kód násobitele).

🔌 Zapojení v obvodech

Rezistory lze v obvodech kombinovat pro dosažení požadované hodnoty odporu nebo funkce.

Sériové zapojení

Rezistory jsou zapojeny za sebou. Celkový odpor R_c je součtem jednotlivých odporů:

R_c = R₁ + R₂ + ... + R_n

Proud protékající všemi rezistory je stejný. Napětí se dělí v poměru jejich odporů.

Paralelní zapojení

Rezistory jsou zapojeny vedle sebe. Převrácená hodnota celkového odporu je součtem převrácených hodnot jednotlivých odporů:

1/R_c = 1/R₁ + 1/R₂ + ... + 1/R_n

Napětí na všech rezistorech je stejné. Proud se dělí v nepřímém poměru k jejich odporům.

💡 Využití a aplikace

Rezistory jsou všudypřítomné v téměř každém elektronickém zařízení. Mezi jejich hlavní aplikace patří:

Omezení proudu: Například pro LED diody, aby jimi neprotékal příliš velký proud, který by je zničil.
Dělič napětí: Dva sériově zapojené rezistory umožňují získat z vyššího napětí nižší, stabilní napětí.
Pull-up a pull-down rezistory: Zajišťují definovanou logickou úroveň na vstupech logických obvodů a mikroprocesorů, pokud není vstup aktivně řízen.
Zatěžovací rezistory: Používají se při testování zdrojů napájení k simulaci zátěže.
Časovací obvody: V kombinaci s kondenzátorem (tzv. RC článek) se používají k vytváření časových prodlev.
Topné prvky: Výkonové drátové rezistory se používají v zařízeních, kde je potřeba přeměnit elektrickou energii na teplo (např. v páječkách, rychlovarných konvicích, fénech).
Zpětnovazební obvody: V operačních zesilovačích určují jejich zesílení.

🔬 Pro laiky

Představte si elektrický proud jako vodu tekoucí v potrubí. Rezistor si můžete představit jako zúžení v tomto potrubí.

Odpor (Ω): Jak moc je potrubí zúžené. Čím větší je zúžení (vyšší odpor), tím méně vody (proudu) za stejný čas proteče.
Napětí (V): Tlak vody, který ji tlačí potrubím. Čím vyšší je tlak (napětí), tím více vody se protlačí i úzkým místem.
Proud (A): Množství vody, které proteče za sekundu.
Ztrátový výkon (W): Když se voda prodírá zúženým místem, vzniká tření a voda (i potrubí) se zahřívá. Stejně tak se rezistor průchodem proudu zahřívá. Pokud byste zúžení udělali příliš velké a pustili do něj příliš velký tlak, potrubí by mohlo prasknout – stejně jako se rezistor může spálit, pokud jím teče příliš velký proud.

Rezistor je tedy v elektronice základní "brzda" pro elektrický proud, která umožňuje přesně řídit, kolik proudu a kam v obvodu poteče.

Šablona:Aktualizováno