What is a Resistor？

What is a resistor？

Ein Widerstand (Resistor) ist ein elektronisches Bauteil, das zur Strombegrenzung verwendet wird und in der Regel aus leitenden Materialien wie Kohlenstofffilm, Metallfilm oder legiertem Draht besteht. Er spielt die Rolle der Spannungsteilung, der Stromteilung und der Strombegrenzung in Schaltungen und ist eines der wichtigsten passiven Bauelemente in der Elektronik. Ein Widerstand erzeugt einen Widerstand, indem er den Stromfluss behindert und so die Steuerung von Spannung und Strom in einer Schaltung ermöglicht. Sein Widerstandswert wird durch das Ohm'sche Gesetz definiert:

Dabei steht R für den Widerstandswert, V für die Spannung und I für den Strom.
PHYSIKALISCHE EIGENSCHAFTEN: Die wichtigste physikalische Eigenschaft eines Widerstands besteht darin, dass er elektrische Energie in Wärmeenergie umwandelt, weshalb er auch als energieverbrauchendes Element bezeichnet wird.
Resistance units are ohms (Ω), kilohms (kΩ), megohms (MΩ), terohms (TΩ).

Was sind die Widerstände

1. Klassifizierung nach Material
   Kohleschichtwiderstände: niedrige Kosten, stabile Leistung, eine breite Palette von Widerstandswerten, weit verbreitet in allgemeinen elektronischen Produkten.
   Metallfilmwiderstände: hohe Präzision, gute Stabilität, geringes Rauschen, geeignet für Präzisionsinstrumente und Kommunikationsgeräte.
   Metalloxid-Film-Widerstände: Gute Hitzebeständigkeit, hohe chemische Stabilität, geeignet für Hochtemperaturumgebungen.
   Drahtgewickelte Widerstände:Hohe Leistung, hohe Präzision, aber schlechte Hochfrequenzleistung, häufig verwendet in Hochleistungsschaltungen und Präzisionsmessungen.
   Widerstände aus glasartigem Email: hochtemperatur- und feuchtigkeitsbeständig, geeignet für raue Umgebungen.
2. Klassifiziert nach Funktion
   Festwiderstände: Fester Widerstandswert, der häufig in verschiedenen Schaltungen verwendet wird.
   Variable Widerstände (Potentiometer):Einstellbarer Widerstandswert, der zur Einstellung der Spannung oder des Stroms im Schaltkreis verwendet wird.
   Empfindliche Widerstände: Der Widerstandswert ändert sich in Abhängigkeit von der äußeren Umgebung (z. B. Temperatur, Licht, Druck usw.); dazu gehören Thermistoren, lichtempfindliche Widerstände, Varistoren usw.
3. Nach Zweck kategorisiert
   Strombegrenzungswiderstände: Dienen zur Begrenzung der Stromstärke in einem Schaltkreis.
   Spannungsteiler-Widerstände: Sie dienen zur Verteilung der Spannung auf verschiedene Teile des Schaltkreises.
   Schutzwiderstände: Dienen zum Schutz von Schaltkreisen vor Überstrom- oder Überspannungsschäden.
   Entkopplungswiderstände:Dienen zur Verringerung von Rauschen und Störungen in einer Schaltung.
4. Nach Struktur kategorisiert
   Chip-Widerstände: Geringe Größe, geeignet für Leiterplatten mit hoher Packungsdichte.
   Reihenwiderstände:Mehrere integrierte Widerstände, die häufig in integrierten Schaltungen verwendet werden.
   Zementwiderstände:Hohe Leistung, niedriger Widerstandswert, gute flammhemmende und explosionssichere Eigenschaften.
5. Spezial-Widerstände
   Schmelzwiderstände: Diese Widerstände kombinieren die Funktionen eines Widerstands und einer Sicherung und lösen bei Überlastung des Stromkreises eine Sicherung aus, um den Stromkreis zu schützen.
   Empfindliche Widerstände: wie Thermistoren, lichtempfindliche Widerstände usw. werden zur Erfassung und Kontrolle von Umweltparametern verwendet.

Wie Widerstände funktionieren

Das Grundprinzip der Funktionsweise von Widerständen ist das Ohm'sche Gesetz oder V=IR, was bedeutet, dass die Spannung (V) gleich dem Produkt aus Strom (I) und Widerstand (R) ist. Das heißt, je höher der Widerstand ist, desto geringer ist der Strom, der durch ihn fließt. Widerstände machen sich dieses Prinzip zunutze, um die Stromstärke zu begrenzen, indem sie den Widerstand in einem Stromkreis erhöhen und so verhindern, dass ein übermäßiger Strom die Schaltungskomponenten beschädigt.
Die wichtigsten Parameter eines Widerstands sind Widerstandswert und Leistung.Der Widerstandswert bestimmt, wie stark der Widerstand den Strom blockiert, während die Leistung die maximale Leistung angibt, die der Widerstand aushalten kann.Bei der Auswahl eines Widerstands müssen wir den geeigneten Widerstandswert und die Leistung entsprechend dem tatsächlichen Bedarf wählen, um sicherzustellen, dass der Widerstand in der Schaltung ordnungsgemäß funktioniert.
Positive und negative Anschlussmethoden für Widerstände
Anders als bei Batterien oder Dioden gibt es bei Widerständen keine klare Unterscheidung zwischen Plus- und Minuspolen. In einem Stromkreis können Widerstände Strom in beide Richtungen leiten. Dennoch gibt es bestimmte Regeln und Vorsichtsmaßnahmen, die beim Anschluss von Widerständen zu beachten sind.
Reihenschaltung:In einem Stromkreis werden Widerstände oft in Reihe geschaltet.Wenn sie in Reihe geschaltet sind, fließt der Strom nacheinander durch jeden Widerstand. Dabei ist zu beachten, dass der Strom im gesamten Stromkreis gleich ist, während der Spannungsabfall über jedem Widerstand je nach seinem Widerstandswert variiert.
Parallelschaltung:Widerstände können in einer Schaltung auch parallel geschaltet werden.Bei der Parallelschaltung sind die Enden jedes Widerstands direkt mit zwei Knotenpunkten des Stromkreises verbunden.Dadurch kann der Strom durch jeden Widerstand separat fließen, und die Strommenge an jedem Widerstand hängt von seinem Widerstandswert ab.
Beim Anschluss der Widerstände ist darauf zu achten, dass sie fest angeschlossen sind und einen guten Kontakt haben, um schlechte Kontakte oder Kurzschlüsse zu vermeiden.Darüber hinaus ist es auch wichtig, die geeignete Anschlussmethode in Verbindung mit den tatsächlichen Schaltungsanforderungen und den Parametern der Widerstände zu wählen, um die besten Schaltungsergebnisse zu erzielen.

Welche Rolle spielen die Widerstände?

Widerstände sind unverzichtbare Basiskomponenten elektronischer Schaltungen. Zu ihren Hauptaufgaben gehören Strombegrenzung, Spannungsteilung, Nebenschluss, Spannungsregelung und Schutz von Schaltungen.

1. Strombegrenzung
   Widerstände können die Strommenge in einem Stromkreis wirksam begrenzen, indem sie den Stromfluss behindern. Nach dem Ohm'schen Gesetz (I = V / R) kann eine Erhöhung des Widerstandswerts den Strom im Stromkreis verringern und so eine Beschädigung der Komponenten durch Überstrom verhindern. In einem LED-Schaltkreis kann beispielsweise durch die Reihenschaltung eines Widerstands der Strom innerhalb des Nennbetriebsbereichs der LED begrenzt werden, um ihren ordnungsgemäßen Betrieb zu gewährleisten.
2. Spannungsteilung
   In einer Reihenschaltung kann ein Widerstand die Spannung entsprechend dem Verhältnis des Widerstandswertes verteilen und die Rolle der Spannungsteilung übernehmen. Durch eine vernünftige Wahl des Widerstandswerts kann man ein bestimmtes Spannungssignal aus der Versorgungsspannung gewinnen. Diese Spannungsteilerfunktion wird häufig bei der Spannungserkennung, in Referenzschaltungen und in Spannungsschutzszenarien verwendet.
3. Shunt
   In Parallelschaltungen kann der Widerstand den überschüssigen Strom ableiten, um sicherzustellen, dass sich die Spannung nicht ändert.Die Shunt-Funktion wird häufig in komplexen Schaltungen verwendet, um den richtigen Strom für mehrere Zweige zu liefern.
4. Spannungsregelung
   In Verbindung mit variablen Schaltungen wie Potentiometern können Widerstände die Ausgangsspannung oder Stromstärke einstellen.Diese Einstellfunktion ist in den Bereichen Energiemanagement und Signalverarbeitung weit verbreitet.
5. Schutz von Schaltkreisen
   Widerstände können als Sicherheitswiderstände oder Strombegrenzungselemente verwendet werden, um zu verhindern, dass andere empfindliche Bauteile durch plötzliche Stromänderungen beschädigt werden. In der Basisschaltung einer Triode verhindert beispielsweise ein Strombegrenzungswiderstand, dass der Basisstrom zu hoch wird und die Triode in die Sättigung treibt.
6. Andere Funktionen
   Energieumwandlung: Wenn Strom durch einen Widerstand fließt, wird ein Teil der elektrischen Energie in Wärmeenergie umgewandelt, und dieses Prinzip wird bei Geräten wie elektrischen Warmwasserbereitern und Elektroherden angewandt.
   Anpassungsimpedanz:In elektronischen Schaltungen werden Widerstände zur Impedanzanpassung zwischen verschiedenen Modulen verwendet, um die Stabilität der Signalübertragung zu gewährleisten.
   Pull-Up/Pull-Down-Widerstände:In digitalen Schaltungen werden Pull-Up- und Pull-Down-Widerstände verwendet, um unsichere Signale auf einem hohen oder niedrigen Pegel zu halten, um unsichere Schaltzustände zu vermeiden.

Anwendungen von Widerständen

Teilung von Spannung und Strom:Widerstände werden häufig in Schaltkreisen verwendet, um Spannung und Strom zu teilen und die Verteilung von Spannung und Strom zu steuern.
Schutz durch Strombegrenzung:Durch Begrenzung der Stromstärke können Widerstände andere Komponenten in einem Stromkreis vor Überlastungsschäden schützen.
Signalverarbeitung:Widerstände sind sowohl für Wechsel- als auch für Gleichstromsignale geeignet und werden häufig in signalverarbeitenden Schaltungen eingesetzt.

Zusammengefasst
Widerstände spielen in Schaltkreisen vielfältige und entscheidende Rollen, von der Strombegrenzung über die Aufteilung von Spannung und Strom bis hin zum Schutz von Schaltkreisen und zur Spannungsregulierung, und ihre Funktionen erstrecken sich auf alle Aspekte elektronischer Geräte. Die richtige Auswahl und Verwendung von Widerständen kann die Stabilität und Zuverlässigkeit der Schaltung gewährleisten.