Điện trở là một trong những thành phần được sử dụng rộng rãi nhất trong các mạch điện tử - có nhiều loại điện trở khác nhau có các đặc tính khác nhau và được sử dụng theo những cách khác nhau trong các mạch khác nhau.
1. Điện trở là gì?
2. Ký hiệu điện trở trên các sơ đồ mạch
3. Các loại điện trở
4. Cách ghi và đọc giá trị điện trở
5. Các cách mắc điện trở và công thức tính điện trở tương đương
6. Các tham số kĩ thuật của điện trở
1. Điện trở là gì?
Điện trở được sử dụng trong hầu hết các mạch điện tử và nhiều mạch điện. Điện trở, như tên gọi của chúng, chỉ ra khả năng chống lại dòng điện và chức năng này là chìa khóa cho hoạt động của hầu hết các mạch điện.
Điện trở là một linh kiện điện tử thụ động trong mạch điện có biểu tượng R. Nó là đại lượng vật lý đặc trưng cho tính chất cản trở dòng điện của vật liệu.
- Mức độ ngăn cản dòng điện được đặc trưng bởi trị số điện trở R: R= U/I
- Điện trở có rất nhiều ứng dụng như: định thiên cho các cấu kiện bán dẫn, điều khiển hệ số khuyếch đại, cố định hằng số thời gian, phối hợp trở kháng, phân áp, tạo nhiệt … Tùy theo ứng dụng, yêu cầu cụ thể và dựa vào đặc tính của các loại điện trở để lựa chọn thích hợp
Đơn vị điện trở là Ohm, được biểu thị bằng chữ cái Hy Lạp Omega: Ω và các giá trị điện trở có thể được trích dẫn dưới dạng Ohms - Ω, hàng nghìn Ohms hoặc kilohms - kΩ và hàng triệu Ohms, megohms, MΩ.
2. Ký hiệu điện trở trên các sơ đồ mạch
3. Các loại điện trở
Hiện nay, điện trở được chia thành rất nhiều loại khác nhau trong đó có 6 loại chính gồm (Hình 1.4.2b):
• Điện trở cacbon (điện trở than):
Điện trở cacbon hay còn có tên gọi khác là điện trở than, nó được làm bằng cách ép hỗn hợp bột than với chất kết dính thành dạng trụ và thanh có vỏ bọc bằng gốm hoặc sơn. Loai điện trở thành được sử dụng khá phổ biến hiện nay, nó có công suất khoảng 1/8 - 2W và thường được ứng dụng ở khu vực tần số cao.
• Điện trở màng hay điện trở gốm kim loại:
Điện trở màng là thuật ngữ chung để chỉ điện trở màng kim loại, màng cacbon hay oxit kim loại. Nó được tạo nên bằng cách đưa kim loại nguyên chất hoặc màng oxit vào thanh gốm cách điện.
Điện trở màng kim loại có các loại bao gồm E24 (± 5% & ± 2% dung sai), E96 (± 1% dung sai) và E192 (± 0,5%, ± 0,25% & ± 0,1% dung sai), mức công suất hoạt động tử 0,05-0,5W.
• Điện trở dây quấn:
Điện trở này được tạo thành bằng cách quấn dây kim loại, đặc tính của nó là dẫn điện kém, có giá trị nhỏ nhưng chịu được dòng lớn, thường rất cao khoảng 1 - 300W. Điện trở dây quấn thường được ký hiệu là WH hoặc W và sai số từ 1-10%.
• Điện trở film:
Loại điện trở này được hình thành bằng cách kết tinh kim loại, cacbon hoặc oxide kim loại trên lõi gốm.
Độ dày film và các đường xoắn ôc sẽ được tạo ra trên bề mặt sẽ quyết định đến giá trị của điện trở.
• Điện trở bề mặt:
Điện trở bề mặt hay còn gọi là điện trở dán, nó được làm theo công nghệ dán bề mặt, tức dán trực tiếp lên bảng mạch in. Điện trở này có kích thước nhỏ khoảng 0,6mm x 0,3mm.
• Điện trở băng:
Loại điện trở này được sản xuất nhằm đáp ứng các ứng dụng cần một loạt các điện trở cùng giá trị mắc song song với nhau. Điện trở băng có thể chế tạo rời sau đó hàn chung 1 chân, thiết kế có vỏ hoặc không vỏ tùy chọn.
Hiện nay, điện trở được chia thành rất nhiều loại khác nhau trong đó có 6 loại chính gồm (Hình 1.4.2b):
• Điện trở cacbon (điện trở than):
Điện trở cacbon hay còn có tên gọi khác là điện trở than, nó được làm bằng cách ép hỗn hợp bột than với chất kết dính thành dạng trụ và thanh có vỏ bọc bằng gốm hoặc sơn. Loai điện trở thành được sử dụng khá phổ biến hiện nay, nó có công suất khoảng 1/8 - 2W và thường được ứng dụng ở khu vực tần số cao.
• Điện trở màng hay điện trở gốm kim loại:
Điện trở màng là thuật ngữ chung để chỉ điện trở màng kim loại, màng cacbon hay oxit kim loại. Nó được tạo nên bằng cách đưa kim loại nguyên chất hoặc màng oxit vào thanh gốm cách điện.
Điện trở màng kim loại có các loại bao gồm E24 (± 5% & ± 2% dung sai), E96 (± 1% dung sai) và E192 (± 0,5%, ± 0,25% & ± 0,1% dung sai), mức công suất hoạt động tử 0,05-0,5W.
• Điện trở dây quấn:
Điện trở này được tạo thành bằng cách quấn dây kim loại, đặc tính của nó là dẫn điện kém, có giá trị nhỏ nhưng chịu được dòng lớn, thường rất cao khoảng 1 - 300W. Điện trở dây quấn thường được ký hiệu là WH hoặc W và sai số từ 1-10%.
• Điện trở film:
Loại điện trở này được hình thành bằng cách kết tinh kim loại, cacbon hoặc oxide kim loại trên lõi gốm.
Độ dày film và các đường xoắn ôc sẽ được tạo ra trên bề mặt sẽ quyết định đến giá trị của điện trở.
• Điện trở bề mặt:
Điện trở bề mặt hay còn gọi là điện trở dán, nó được làm theo công nghệ dán bề mặt, tức dán trực tiếp lên bảng mạch in. Điện trở này có kích thước nhỏ khoảng 0,6mm x 0,3mm.
• Điện trở băng:
Loại điện trở này được sản xuất nhằm đáp ứng các ứng dụng cần một loạt các điện trở cùng giá trị mắc song song với nhau. Điện trở băng có thể chế tạo rời sau đó hàn chung 1 chân, thiết kế có vỏ hoặc không vỏ tùy chọn.
4. Cách ghi và đọc giá trị điện trở
>>> Theo vạch màu
>>> Theo vạch màu
Đối với cách đọc giá trị điện trở 4 vạch màu
Vạch màu thứ nhất: Chỉ giá trị hàng chục trong giá trị điện trở
Vạch màu thứ hai: Chỉ giá trị hàng đơn vị trong giá trị điện trở
Vạch màu thứ ba: Chỉ hệ số nhân với giá trị số mũ của 10 dùng nhân với giá
trị điện trở
Vạch màu thứ 4: Chỉ giá trị sai số của điện trở
Ví dụ : Điện trở màu vàng, cam, đỏ, ứng với chữ số là : 4,3,2. Hai chữ số tiên phong tạo số 43. Chữ số thứ 3 ( 2 ) là lũy thừa của 10. Cách tính như sau :
43 × 10 ^ 2 = 4300 Ω
Đối với cách đọc giá trị điện trở 5 vạch màu
Vạch màu thứ nhất: Chỉ giá trị hàng trăm trong giá trị điện trở
Vạch màu thứ hai: Chỉ giá trị hàng chục trong giá trị điện trở
Vạch màu thứ ba: Chỉ giá trị hàng đơn vị trong giá trị điện trở
Vạch màu thứ 4: Chỉ hệ số nhân với giá trị số mũ của 10 dùng nhân với giá trị
điện trở
Vạch màu thứ 5: Chỉ giá trị sai số của điện trở
Ví dụ : Một điện trở có những vạch màu xanh dương, vàng, đỏ, nâu, nâu, ứng với những chữ số là 6,4,2,1,1. Giá trị được tính như sau :
642 × 10 ^ 1 ± 1 % = 6420 Ω ± 1 %
>>>Đọc giá trị điện trở theo số ghi trên thân
- Điện trở dán dùng 3 chữ số in trên sống lưng để chỉ giá trị của điện trở. 2 chữ số đầu là giá trị thông dụng và số thứ 3 là số mũ của mười (số sô không).
- Điện trở nhỏ hơn 10 ohms sẽ được ghi kèm chữ R để chỉ dấu thập phân
- Đối với trường hợp điện trở dán có 4 chữ số thì 3 chữ số đầu là giá trị thực và chữ số thứ tư chính là số mũ 10 ( số số không).
Ví dụ :
334 = 33 × 10^4 ohms = 330 kilohms
473 = 47 × 10^3 ohms = 47 kilohms
4R7 = 4.7 ohms R300 = 0.30 ohms
1001 = 100 × 10^1 ohms = 1.00 kilohm
5. Các cách mắc điện trở và công thức tính điện trở tương đương
Vạch màu thứ nhất: Chỉ giá trị hàng chục trong giá trị điện trở
Vạch màu thứ hai: Chỉ giá trị hàng đơn vị trong giá trị điện trở
Vạch màu thứ ba: Chỉ hệ số nhân với giá trị số mũ của 10 dùng nhân với giá
trị điện trở
Vạch màu thứ 4: Chỉ giá trị sai số của điện trở
Ví dụ : Điện trở màu vàng, cam, đỏ, ứng với chữ số là : 4,3,2. Hai chữ số tiên phong tạo số 43. Chữ số thứ 3 ( 2 ) là lũy thừa của 10. Cách tính như sau :
43 × 10 ^ 2 = 4300 Ω
Đối với cách đọc giá trị điện trở 5 vạch màu
Vạch màu thứ nhất: Chỉ giá trị hàng trăm trong giá trị điện trở
Vạch màu thứ hai: Chỉ giá trị hàng chục trong giá trị điện trở
Vạch màu thứ ba: Chỉ giá trị hàng đơn vị trong giá trị điện trở
Vạch màu thứ 4: Chỉ hệ số nhân với giá trị số mũ của 10 dùng nhân với giá trị
điện trở
Vạch màu thứ 5: Chỉ giá trị sai số của điện trở
Ví dụ : Một điện trở có những vạch màu xanh dương, vàng, đỏ, nâu, nâu, ứng với những chữ số là 6,4,2,1,1. Giá trị được tính như sau :
642 × 10 ^ 1 ± 1 % = 6420 Ω ± 1 %
>>>Đọc giá trị điện trở theo số ghi trên thân
- Điện trở dán dùng 3 chữ số in trên sống lưng để chỉ giá trị của điện trở. 2 chữ số đầu là giá trị thông dụng và số thứ 3 là số mũ của mười (số sô không).
- Điện trở nhỏ hơn 10 ohms sẽ được ghi kèm chữ R để chỉ dấu thập phân
- Đối với trường hợp điện trở dán có 4 chữ số thì 3 chữ số đầu là giá trị thực và chữ số thứ tư chính là số mũ 10 ( số số không).
Ví dụ :
334 = 33 × 10^4 ohms = 330 kilohms
473 = 47 × 10^3 ohms = 47 kilohms
4R7 = 4.7 ohms R300 = 0.30 ohms
1001 = 100 × 10^1 ohms = 1.00 kilohm
5. Các cách mắc điện trở và công thức tính điện trở tương đương
• Điện trở mắc nối tiếp có các công thức sau:
UAB=U1+U2+...+Un
IAB=I1=I2=...=In
RAB=R1+R2+...+Rn
• Điện trở mắc song song có các công thức sau:
UAB=U1=U2=...Un
IAB=I1+I2+...In
1/RAB=1/R1+1/R2+...+1/Rn
UAB=U1+U2+...+Un
IAB=I1=I2=...=In
RAB=R1+R2+...+Rn
• Điện trở mắc song song có các công thức sau:
UAB=U1=U2=...Un
IAB=I1+I2+...In
1/RAB=1/R1+1/R2+...+1/Rn
6. Các tham số kĩ thuật của điện trở
Điện trở là một linh kiện có kết cấu đơn giản, chức năng đơn giản nhưng để đánh giá một điện trở người ta có tham số căn bản sau:
• Trị số điện trở và dung sai
• Hệ số nhiệt của điện trở
• Công suất tiêu tán danh định
• Tạp âm của điện trở
Trị số điện trở và dung sai
Công thức tính trị số của điện trở:
Điện trở là một linh kiện có kết cấu đơn giản, chức năng đơn giản nhưng để đánh giá một điện trở người ta có tham số căn bản sau:
• Trị số điện trở và dung sai
• Hệ số nhiệt của điện trở
• Công suất tiêu tán danh định
• Tạp âm của điện trở
Trị số điện trở và dung sai
Công thức tính trị số của điện trở:
Từ công thức trên ta thấy giá trị của điện trở phụ thuộc vào điện trở suất ρ của vật liệu dây dẫn cản điện, chiều dài dây dẫn l, tiết diện của dây dẫn S
Cấp chính xác của điện trở (tolerance levels):
Dung sai hay sai số (Resistor Tolerance): biểu thị mức độ chênh lệch của trị số thực tế của điện trở so với trị số danh định và được tính theo %
Cấp chính xác của điện trở (tolerance levels):
Dung sai hay sai số (Resistor Tolerance): biểu thị mức độ chênh lệch của trị số thực tế của điện trở so với trị số danh định và được tính theo %
Để chia độ chính xác của điện trở người ta chia ra làm 5 cấp độ khác nhau:
• Cấp 005: sai số ± 0,5 %
• Cấp 01: sai số ± 1 %
• Cấp I: sai số ± 5 %
• Cấp II: sai số ± 10 %
• Cấp III: sai số ± 20 %
Hệ số nhiệt của điện trở – TCR
TCR (temperature coefficient of resistance): biểu thị sự thay đổi trị số của điện trở theo nhiệt độ
• Cấp 005: sai số ± 0,5 %
• Cấp 01: sai số ± 1 %
• Cấp I: sai số ± 5 %
• Cấp II: sai số ± 10 %
• Cấp III: sai số ± 20 %
Hệ số nhiệt của điện trở – TCR
TCR (temperature coefficient of resistance): biểu thị sự thay đổi trị số của điện trở theo nhiệt độ
TCR có thể âm, bằng 0 hoặc dương tùy loại vật liệu:
• Kim loại thuần thường có TCR >0
• Một số hợp kim (constantin, manganin) có TCR = 0
• Carbon, than chì có TCR <0
Công suất tiêu tán danh định của điện trở (Pt.tmax)
Pt.tmax: công suất điện cao nhất mà điện trở có thể chịu đựng được trong điều kiện bình thường, làm việc trong một thời gian dài không bị hỏng
• Kim loại thuần thường có TCR >0
• Một số hợp kim (constantin, manganin) có TCR = 0
• Carbon, than chì có TCR <0
Công suất tiêu tán danh định của điện trở (Pt.tmax)
Pt.tmax: công suất điện cao nhất mà điện trở có thể chịu đựng được trong điều kiện bình thường, làm việc trong một thời gian dài không bị hỏng
Pt.t.max tiêu chuẩn cho các điện trở dây quấn nằm trong khoảng từ 1W đến 10W hoặc cao hơn nhiều. Để tỏa nhiệt cần yêu cầu diện tích bề mặt của điện trở phải lớn → các điện trở công suất cao đều có kích thước lớn
Các điện trở than là các linh kiện có công suất tiêu tán danh định thấp, khoảng 0,125W; 0,25W; 0,5W; 2W và 2W
Tạp âm của điện trở
Tạp âm của điện trở gồm:
Tạp âm nhiệt (Thermal noise): sinh ra do sự chuyển động của các hạt mang điện bên trong điện trở do nhiệt độ
Tạp âm dòng điện (Current Noise): sinh do các thay đổi bên trong của điện trở khi có dòng điện chạy qua nó
Mức tạp âm phụ thuộc chủ yếu vào loại vật liệu cản điện. Bột than nén có mức tạp âm cao nhất. Màng kim loại và dây quấn có mức tạp âm rất thấp.
Các điện trở than là các linh kiện có công suất tiêu tán danh định thấp, khoảng 0,125W; 0,25W; 0,5W; 2W và 2W
Tạp âm của điện trở
Tạp âm của điện trở gồm:
Tạp âm nhiệt (Thermal noise): sinh ra do sự chuyển động của các hạt mang điện bên trong điện trở do nhiệt độ
Tạp âm dòng điện (Current Noise): sinh do các thay đổi bên trong của điện trở khi có dòng điện chạy qua nó
Mức tạp âm phụ thuộc chủ yếu vào loại vật liệu cản điện. Bột than nén có mức tạp âm cao nhất. Màng kim loại và dây quấn có mức tạp âm rất thấp.
