Was ist ein Festwiderstand?
Ein Festwiderstand ist eines der grundlegenden elektronischen Bauteile, die den Stromfluss verhindern.
Er regelt die Strommenge, die in einem Stromkreis fließt, teilt die Spannung (Spannungsteilung) und legt die für den Betrieb des Stromkreises erforderliche Zeitkonstante fest. Ein Festwiderstand ist ein grundlegendes Element, das in einer Schaltung eine Vielzahl von Funktionen erfüllt.
Zu den Widerständen gehören veränderliche Widerstände, deren Widerstandswert frei verändert werden kann, und halbfeste Widerstände, deren Widerstandswert eingestellt werden kann.
Anwendungen von Festwiderständen
Ein Festwiderstand dient in erster Linie dazu, den Stromfluss in einer Schaltung zu steuern. Gäbe es keine Widerstände in der Schaltung und wären alle Komponenten direkt miteinander verbunden, würde ein unbegrenzter Strom in der Schaltung fließen, was zur Folge hätte, dass die Komponenten der Schaltung durch den fließenden Strom verbrannt würden.
Um diese Situation zu vermeiden, spielen Widerstände eine Rolle bei der Regulierung des entsprechenden Stroms im Stromkreis. Durch die Kombination von Festwiderständen können verschiedene andere Schaltungen aufgebaut werden, wie z. B. Spannungsteilerschaltungen, um eine gewünschte Spannung zu erhalten.
Funktionsweise der Festwiderstände
Die Einheit des Widerstandswerts für die Größe eines Widerstands wird in Ohm (Ω) angegeben. Er ist definiert als 1 Ω Widerstand, wenn der Strom, der bei einer Spannung von 1 V fließt, 1 A beträgt. Stoffe werden in Leiter, Halbleiter und Isolatoren eingeteilt, wobei Leiter Stoffe sind, die den Strom gut leiten, wie z. B. Eisen, das eine sehr geringe Widerstandskomponente hat, Isolatoren sind Stoffe, die den Strom wenig oder gar nicht leiten, wie z. B. Kunststoffe, und Halbleiter sind Stoffe, die dazwischen liegen.
Widerstände sind Materialien, die unter den Leitern einen relativ hohen Widerstandswert haben, z. B. Kohlenstoffschichtwiderstände, die Kohlenstoff als Widerstandselement verwenden, und Metallschichtwiderstände, die dünnes Metall verwenden. Festwiderstände haben einen festen Widerstandswert, aber in der Schaltungsentwicklung werden verschiedene Widerstandswerte benötigt. Andererseits erfordern Produktivitätserwägungen, dass sie zu mehreren Typen zusammengefasst werden.
Deshalb hat die ISO Werte festgelegt, um die Widerstandswerte zu konsolidieren und zu standardisieren. Dies wird als E-Reihe bezeichnet, von der es mehrere Typen gibt, von denen die gängigsten die Reihen E6, E12, E24 und E48 sind.
Die E6-Serie wird auf der Grundlage von sechs verschiedenen Werten angegeben: 1,0, 1,5, 2,2, 3,3, 4,7 und 6,8. Bei der Serie E12/E24/E48 werden die Widerstandswerte mit 12, 24 oder 48 verschiedenen Werten detailliert angegeben. Die Widerstandswerte werden mit 12, 24 oder 48 verschiedenen Werten detailliert festgelegt.
Arten von Festwiderständen
Festwiderstände lassen sich grob nach Form und Material einteilen:
1. Klassifizierung nach Form
Festwiderstände können nach ihrer Form klassifiziert werden, nämlich bedrahteter Typ und oberflächenmontierter (Chip) Typ.
Bedrahteter Typ
Dies sind Widerstände mit Anschlussdrähten (Metalldrähten). Sie sind dazu bestimmt, in ein Loch in einer Leiterplatte eingesetzt und verlötet zu werden, und wurden früher als Haupttyp verwendet.
Oberflächenmontierter Typ
Widerstände, die direkt auf die Oberfläche der Leiterplatte montiert werden. Die meisten Widerstände, die derzeit in Leiterplatten elektronischer Geräte verwendet werden, sind von diesem Typ, und Chip-Widerstände in Form von kleinen rechteckigen Platten machen fast 90 % von ihnen aus. Eine kleine Anzahl von zylindrischen Widerständen, die sogenannten Melf-Widerstände, werden ebenfalls verwendet.
2. Klassifizierung nach dem Material des Widerstandselements
Widerstände können nach ihrem Material in drei Haupttypen eingeteilt werden: Widerstände auf Kohlenstoffbasis, Widerstände auf Metallbasis und metallisch glasierte Widerstände.
Auf Kohlenstoffbasis
Widerstände können weiter in Kohlenstoffschichtwiderstände (Kohlenstoffwiderstände) und Festkörperwiderstände unterteilt werden. Kohleschichtwiderstände sind die am häufigsten verwendeten Widerstände mit geringer Leistung, da sie sehr preiswert sind und in einer Vielzahl von Fällen verwendet werden können. In den meisten Fällen bezieht sich der Begriff Widerstand auf Kohleschichtwiderstände, die eine Fehlerspanne von ±5 % haben. Sie eignen sich daher nicht für Anwendungen, die eine hohe Präzision erfordern.
Metallbasierte Widerstände
Widerstände werden weiter unterteilt in Metallschichtwiderstände und Metalloxidschichtwiderstände. Metallschichtwiderstände sind Widerstände, die metallische Materialien wie Nickel-Chrom-Legierungen für den Schichtteil verwenden. Im Vergleich zu Kohleschichtwiderständen zeichnen sie sich durch eine höhere Widerstandsgenauigkeit und bessere Temperatureigenschaften aus, sind aber auch teurer.
In ähnlicher Weise verwenden Metalloxidschichtwiderstände Metalloxid wie Zinnoxid für den Schichtteil. Da sie hitzebeständig sind, werden sie für Anwendungen mit mittlerer Leistung verwendet.
Metallglasur
Ein Material, das durch Mischen von Metalloxid oder Metall und Glas hergestellt und bei hohen Temperaturen auf ein Aluminiumoxid-Substrat oder ähnliches gesintert wird. Es ist extrem korrosionsbeständig und weist eine hervorragende Stabilität mit geringer zeitlicher Beeinträchtigung auf.
Weitere Informationen über Festwiderstände
Festwiderstände in Bleiausführung
Festwiderstände aus Blei sind im Allgemeinen mit vier oder fünf Farben gekennzeichnet, um ihren Widerstand und ihre Toleranz anzugeben. Die Farben entsprechen Nummern, z. B. 1 für braun, 2 für rot, 3 für orange usw.
Für vierfarbige Linien
Die erste Zahl, die zweite Zahl, der Multiplikator und die Toleranz sind in der Reihenfolge von der ersten bis zur vierten Zeile. Wenn die Linien z. B. rot-schwarz-rot-gold ist, steht Rot für 2, Schwarz für 0, Rot für den Multiplikator 10 zum Quadrat und Gold für den Fehler ±5%. Also 2,0 kΩ ±5%.
Für fünffarbige Linien
Die erste Zahl, die zweite Zahl, die dritte Zahl, der Multiplikator und die Toleranz sind in der Reihenfolge von der ersten bis zur fünften Linie. Wenn die Farbe der Linie braun-grün-schwarz-schwarz-braun ist, steht Braun für 1, Grün für 5, Schwarz für 0, Schwarz für den Multiplikator 10 hoch 0, also x1, und Braun für die Toleranz steht für einen Fehler von ±1%. Also 150 Ω ± 1%.