ตัวต้านทาน

ตัวต้านทาน หรือ รีซิสเตอร์ (อังกฤษ: resistor) เป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าชนิดหนึ่งที่มีคุณสมบัติในการต้านการไหลผ่านของกระแสไฟฟ้า ทำด้วยลวดต้านทานหรือถ่านคาร์บอน เป็นต้น^[1] นั่นคือ ถ้าอุปกรณ์นั้นมีความต้านทานมาก กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านจะน้อยลง เป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าชนิดพาสซีฟสองขั้ว ที่สร้างความต่างศักย์ไฟฟ้าคร่อมขั้วทั้งสอง (V) โดยมีสัดส่วนมากน้อยตามปริมาณกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่าน (I) อัตราส่วนระหว่างความต่างศักย์ และปริมาณกระแสไฟฟ้า ก็คือ ค่าความต้านทานทางไฟฟ้า หรือค่าความต้านทานของตัวนำมีหน่วยเป็นโอห์ม (สัญลักษณ์: Ω) เขียนเป็นสมการตามกฏของโอห์ม ดังนี้

R={V \over I}

ค่าความต้านทานนี้ถูกกำหนดว่าเป็นค่าคงที่สำหรับตัวต้านทานธรรมดาทั่วไปที่ทำงานภายในค่ากำลังงานที่กำหนดของตัวมันเอง

ตัวต้านทานทำหน้าที่ลดการไหลของกระแสและในเวลาเดียวกันก็ทำหน้าที่ลดระดับแรงดันไฟฟ้าภายในวงจรทั่วไป อาจเป็นแบบค่าความต้านทานคงที่ หรือค่าความต้านทานแปรได้ เช่นที่พบในตัวต้านทานแปรตามอุณหภูมิ (อังกฤษ: thermistor), ตัวต้านทานแปรตามแรงดัน (อังกฤษ: varistor), ตัวหรี่ไฟ (อังกฤษ: trimmer), ตัวต้านทานแปรตามแสง (อังกฤษ: photoresistor) และตัวต้านทานปรับด้วยมือ (อังกฤษ: potentiometer)

ตัวต้านทานเป็นชิ้นส่วนธรรมดาของเครือข่ายไฟฟ้าและวงจรอิเล็กทรอนิกส์ และเป็นที่แพร่หลาย ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ตัวต้านทานในทางปฏิบัติจะประกอบด้วยสารประกอบและฟิล์มต่าง ๆ เช่นเดียวกับ สายไฟต้านทาน (สายไฟที่ทำจากโลหะผสมความต้านทานสูง เช่น นิกเกิล-โครเมียม) ยังถูกนำไปใช้ในวงจรรวม โดยเฉพาะอย่างยิ่งในอุปกรณ์แอนะล็อก และยังสามารถรวมเข้ากับวงจรไฮบริดและวงจรพิมพ์ ฟังก์ชันทางไฟฟ้าของตัวต้านทานจะถูกกำหนดโดยค่าความต้านทานของมัน ตัวต้านทานเชิงพาณิชย์ทั่วไปถูกผลิตในลำดับขนาดที่มากกว่าเก้าขั้น ค่าความต้านทานที่กำหนดจะอยู่ภายในเกณฑ์ความคลาดเคลื่อนของการผลิตตามที่ระบุไว้ ตัวต้านทานที่ถูกใช้ในการออกแบบทางอิเล็กทรอนิกส์ อาจต้องการความแม่นยำตามการใช้งานเฉพาะของมัน นอกจากนี้ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของความต้านทานยังอาจต้องพิจารณาในการใช้งานบางอย่าง ตัวต้านทานในทางปฏิบัติยังต้องมีการระบุระดับพลังงานสูงสุดที่ทนได้ซึ่งจะต้องเกินกว่าการกระจายความร้อนของตัวต้านทานที่คาดว่าจะเกิดขึ้นในวงจรเฉพาะ สิ่งนี้เป็นข้อพิจารณาหลักในการใช้งานกับอิเล็กทรอนิกส์กำลัง ตัวต้านทานที่มีอัตรากำลังที่สูงกว่าก็จะมีขนาดที่ใหญ่กว่าและอาจต้องใช้แผ่นระบายความร้อน (heat sink) ในวงจรไฟฟ้าแรงดันสูงอาจต้องให้ความสนใจกับอัตราแรงดันการทำงานสูงสุดของตัวต้านทาน ถ้าไม่ได้พิจารณาถึงแรงดันไฟฟ้าในการทำงานขั้นต่ำสุดสำหรับตัวต้านทาน ความล้มเหลวอาจก่อให้เกิดการใหม้ของตัวต้านทาน เมื่อกระแสไหลผ่านตัวมัน

หน่วย แก้ไข

โอห์ม (สัญลักษณ์: Ω) เป็นหน่วย SI ของความต้านทานไฟฟ้า ถูกตั้งชื่อตาม จอร์จ ไซมอนโอห์ม หนึ่งโอห์มเทียบเท่ากับหนึ่งโวลต์ต่อหนึ่งแอมแปร์ เนื่องจากตัวต้านทานถูกระบุค่าและถูกผลิตในจำนวนที่เยอะมาก หน่วยที่หาได้เป็นมิลลิโอห์ม(1 mΩ = 10⁻³ Ω), กิโลโอห์ม (1 kΩ = 10³ Ω) และ เมกะโอห์ม (1 MΩ = 10⁶ Ω) ยังมีในการใช้งานทั่วไป

ค่าตรงข้ามความต้านทานเรียกว่าค่า conductance ต้วย่อ G = 1/R และมีหน่วยวัดเป็น siemens (หน่วย SI) บางครั้งเรียกว่า mho ดังนั้นซีเมนส์เป็นส่วนกลับของโอห์ม: $S=\Omega ^{-1}$ แม้ว่าแนวคิดของ conductance มักจะถูกใช้ในการวิเคราะห์วงจร ตัวต้านทานในทางปฏิบัติจะถูกระบุไว้เสมอในแง่ของความต้านทาน (โอห์ม) มากกว่าค่า conductance

สัญลักษณ์ทางอิเล็กทรอนิกส์ แก้ไข

สัญลักษณ์ที่ใช้สำหรับตัวต้านทานในวงจรแตกต่างไปตามมาตรฐานของแต่ละประเทศ สัญลักษณ์ทั่วไปมีสองอย่าง ดังนี้

สัญลักษณ์แบบ IEC (International Electrotechnical Commission)

สัญลักษณ์ที่จะระบุค่าของตัวต้านทานในวงจรจะแตกต่างกันไปเช่นกัน สัญลักษณ์ของยุโรป เลี่ยงการใช้ตัวคั่นทศนิยมและคำนำหน้าสัญญลักษณ์แบบ SI แทนสำหรับค่าเฉพาะอย่าง ตัวอย่างเช่น 8k2 ในวงจรไดอะแกรมจะบ่งชี้ค่าความต้านทานของ 8.2 kΩ เลขศูนย์ที่เพิ่มเข้าไปจะบ่งบอกถึงความอดทนที่เข้มงวดมาก ตัวอย่างเช่น 15M0 เมื่อค่าสามารถแสดงโดยไม่ต้องใช้คำนำหน้า SI, 'R' ถูกนำมาใช้แทนตัวคั่นทศนิยม ตัวอย่างเช่น 1R2 บ่งชี้ 1.2 Ω และ 18R แสดง 18 Ω การใช้สัญลักษณ์คำนำหน้า SI หรือตัวอักษร 'R' หลีกเลี่ยงปัญหาที่ตัวคั่นทศนิยมมีแนวโน้มที่จะ 'หายไป' เมื่อมีการถ่ายเอกสารแผนภาพวงจรพิมพ์

ทฤษฎีการทำงาน แก้ไข

การผลักดันให้กระแสไฟฟ้าผ่านตัวต้านทานที่มีขนาดใหญ่เป็นเหมือนการผลักดันน้ำผ่านท่ออุดตันด้วยเส้นผม ต้องมีการผลักดันขนาดใหญ่กว่า (แรงดันตกคร่อม) ในการผลักดัน (กระแสไฟฟ้า) ให้เกิดการไหล

กฎของโอห์ม แก้ไข

พฤติกรรมของตัวต้านทานในอุดมคติจะถูกกำหนดโดยความสัมพันธ์ที่ระบุไว้ในกฎของโอห์มดังนี้:

V=I\cdot R.

กฎของโอห์มระบุว่า แรงดันไฟฟ้า (V) ที่ตกคร่อมความต้านทานจะเป็นสัดส่วนกับกระแส (I) เมื่อค่าคงที่ของสัดส่วนเป็นความต้านทาน (R)

ในส่วนที่เท่าเทียมกัน กฎของโอห์มสามารถระบุได้ว่า:

I={\frac {V}{R}}.

สมการนี้กำหนดว่ากระแส (I) เป็นสัดส่วนกับแรงดันไฟฟ้า (V) และแปรผกผันกับความต้านทาน (R) สมการนี้จะถูกนำมาใช้โดยตรงในการคำนวณในทางปฏิบัติ ตัวอย่างเช่นถ้าตัวต้านทาน 300 โอห์ม ต่อคร่อมระหว่างขั้วของแบตเตอรี่ 12 โวลต์ ดังนั้นกระแส 12/300 = 0.04 แอมแปร์ (หรือ 40 มิลลิแอมแปร์) จะไหลผ่านตัวต้านทานตัวนั้น

ตัวต้านทานต่ออนุกรมและต่อขนาน แก้ไข

ในการต่อแบบอนุกรม กระแสที่ไหลผ่านตัวต้านทานทุกตัวมีจำนวนเท่ากัน แต่แรงดันไฟฟ้าในแต่ละตัวต้านทานจะเป็นสัดส่วนกับความต้านทานของมัน ความต่างศักย์(แรงดัน)ที่เห็นตกคร่อมในเครือข่ายทั้งหมดคือผลรวมของแรงดันไฟฟ้าเหล่านั้น ความต้านทานรวมสามารถหาได้จากผลรวมของความต้านทานของแต่ละตัวเหล่านั้น

R_{\mathrm {eq} }=R_{1}+R_{2}+\cdots +R_{n}.

ในกรณีพิเศษ, ตัวต้านทานของจำนวน N ตัวมีความต้านทานเท่ากันเท่ากับ R ต่อกันแบบอนุกรม ความต้านทานรวมจะเท่ากับ NxR ดังนั้นหากตัวต้านทานหนึ่งตัวขนาด 100K โอห์ม ต่ออนุกรมกับตัวต้านทานขนาด 22K โอห์มหนึ่งตัว ความต้านทานรวมจะเท่ากับ 122K โอห์ม ทั้งสองตัวนี้จะทำงานในวงจรราวกับว่าพวกมันเป็นตัวต้านทานตัวเดียวที่มีค่าความต้านทาน 122K โอห์ม; สาม ตัวต้านทานขนาด 22K โอห์ม(จำนวน = 3, R = 22K ) จะสร้างความต้านทานเท่ากับ 3x22K = 66K โอห์ม

ตัวต้านทานที่ต่อแบบขนานกัน ความต่างศักย์ (แรงดัน) ของแต่ละตัวจะมีค่าเท่ากัน แต่กระแสทั้งหมดจะเท่ากับกระแสที่ไหลผ่านตัวต้านทานแต่ละตัวนำมารวมกัน ค่า conductances ของตัวต้านทานจะถูกนำมารวมกันเพื่อพิจารณาค่า conductances ของเครือข่าย ดังนั้นค่าความต้านทานเทียบเท่า (R_eq) ของเครือข่ายที่สามารถคำนวณได้ดังนี้ :

{\frac {1}{R_{\mathrm {eq} }}}={\frac {1}{R_{1}}}+{\frac {1}{R_{2}}}+\cdots +{\frac {1}{R_{n}}}.

ดังนั้น ตัวอย่างเช่น ตัวต้านทาน 10 โอห์มต่อขนานกับตัวต้านทาน 5 โอห์มและ 15 โอห์ม ตัวต้านทานจะผลิตส่วนผกผันของ 1/10+1/5+1/15 หรือ 1/(.1+.2+.067) = 2,725 โอห์ม ยิ่งมีจำนวนของตัวต้านทานต่อขนานกันมากเท่าไร ความต้านทานโดยรวมยิ่งน้อยลงเท่านั้น และความต้านทานรวมจะไม่สูงไปกว่าตัวต้านทานที่มีค่าต่ำสุดในกลุ่ม(ในกรณีข้างต้นตัวต้านทานน้อยที่สุดคือ 5 โอห์ม ดังนั้นความต้านทานรวมของตัวต้านทานที่ต่อกันแบบคู่ขนานจะไม่มีทางสูงกว่า 5 โอห์ม)

ความต้านทานขนานเทียบเท่าสามารถแสดงในสมการโดยสองเส้นแนวตั้ง "||" (เหมือนในเรขาคณิต)ให้เป็นสัญลักษณ์ง่าย ๆ บางครั้ง สอง slashes "//" ถูกนำมาใช้แทน "||" ในกรณีที่ แป้นพิมพ์หรือฟ้อนท์ขาดสัญลักษณ์เส้นแนวตั้ง สำหรับกรณี ที่สองตัวต้านทานต่อแบบขนานนี้สามารถคำนวณโดยใช้ :

R_{\mathrm {eq} }=R_{1}\|R_{2}={R_{1}R_{2} \over R_{1}+R_{2}}.

เครือข่ายตัวต้านทานที่มีการรวมกันของการเชื่อมต่อแบบขนานและอนุกรมสามารถแบ่งออกเป็นส่วนเล็ก ๆ ที่มีบางตัวต่ออนุกรมและบางตัวต่อขนานกัน ยกตัวอย่างเช่น

R_{\mathrm {eq} }=\left(R_{1}\|R_{2}\right)+R_{3}={R_{1}R_{2} \over R_{1}+R_{2}}+R_{3}.

อย่างไรก็ตาม เครือข่ายตัวต้านทานที่ซับซ้อนบางส่วนไม่สามารถแก้ไขได้ด้วยลักษณะนี้ จำเป็นต้องใช้การวิเคราะห์วงจรที่ซับซ้อนมากขึ้น เช่นพิจารณาลูกบาศก์อันหนึ่ง แต่ละขอบถูกแทนที่ด้วยตัวต้านทานตัวหนึ่ง แล้วความต้านทานจะเป็นเท่าไร ถ้าวัดระหว่างสองจุดตรงข้ามในแนวดิ่ง ในกรณีที่มี 12 ตัวต้านทานเทียบเท่าก็สามารถแสดงให้เห็นว่าความต้านทานจากมุมหนึ่งมาอีกมุมหนึ่งจะเป็น ⁵⁄₆ ของความต้านทานแต่ละตัว ทั่วไปแล้ว การแปลง Y- Δ หรือ วิธีการเมทริกซ์ที่เรียกว่า Equivalent impedance transforms#2-terminal, n-element, 3-element-kind networks สามารถนำมาใช้เพื่อแก้ปัญหาดังกล่าว^[2]^[3]^[4]

หนึ่งในการใช้งานภาคปฏิบัติของความสัมพันธ์เหล่านี้คือ ค่าที่ไม่ได้มาตรฐานของความต้านทาน โดยทั่วไปจะสามารถถูกสังเคราะห์โดยการเชื่อมต่อค่ามาตรฐานหลายตัวแบบอนุกรมหรือแบบขนาน นอกจากนี้ยังสามารถถูกนำมาใช้เพื่อให้ได้ความต้านทานที่มีระดับพลังงานสูงกว่าของแต่ละตัวต้านทานที่ถูกใช้ ในกรณีพิเศษของตัวต้านทาน N ตัวขนาดเดียวกัน ทั้งหมดถูกเชื่อมต่อ แบบอนุกรม หรือแบบขนาน ระดับพลังงานของตัวต้านทานรวมจะเท่ากับ N เท่าของระดับพลังงานของตัวต้านทานแต่ละตัว

กระจายพลังงานความร้อน แก้ไข

ณ เวลาใดเวลาหนึ่ง กำลังงาน P ที่ถูกบริโภคโดยตัวต้านทานที่มีค่าความต้านทาน R (โอห์ม)จะถูกคำนวณเป็น :

$P=I^{2}R=IV={\frac {V^{2}}{R}}$

เมื่อ V (โวลต์) เป็นแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมตัวต้านทานและ I (แอมป์) เป็นกระแสไฟฟ้าที่ไหล ผ่านมัน รูปแบบแรกคือคำสอนที่พูดขึ้นใหม่ของกฎข้อที่หนึ่งของจูล โดยการใช้กฎของโอห์ม รูปแบบอื่นอีกสองอย่างสามารถถูกนำมาต่อยอดได้ กำลังนี้จะถูกแปลงเป็นความร้อนซึ่งจะต้องกระจายไปในร่างกายของตัวต้านทาน

พลังงานความร้อนทั้งหมดที่ถูกปล่อยออกมาในช่วงเวลาหนึ่งสามารถกำหนดได้จากผลรวมของกำลังงานในช่วงเวลานั้น:

W=\int _{t_{1}}^{t_{2}}v(t)i(t)\,dt.

ดังนั้น เราสามารถเขียนกำลังงานเฉลี่ยที่กระจายไปในช่วงเวลานั้นโดยเฉพาะได้ว่า

{\bar {P}}={\frac {1}{t_{2}-t_{1}}}\int _{t_{1}}^{t_{2}}v(t)i(t)\,dt.

ถ้าเวลาช่วง t₁ - t₂ ถูกเลือกให้เป็นหนึ่งรอบที่สมบูรณ์ของสัญญาณเป็นระยะ ๆ (หรือเลขจำนวนเต็มของรอบ) ดังนั้น ผลนี้จะมีค่าเท่ากับกำลังงานเฉลี่ยระยะยาวที่สร้างขึ้นเป็นความร้อน ซึ่งจะมีการกระจายไปอย่างต่อเนื่อง. ด้วยสัญญาณเป็นระยะ ๆ (เช่น/ แต่ไม่จำกัดแค่เพียงคลื่นไซน์) ดังนั้นค่าเฉลี่ยในช่วงรอบที่สมบูรณ์ (หรือในระยะยาว) นี้จะหาได้จาก ${\bar {P}}=I_{rms}V_{rms}=I_{rms}^{2}R={\frac {V_{rms}^{2}}{R}}$ เมื่อ I_rms และ V_rms เป็นค่า root mean square ของกระแสและแรงดัน ในกรณีใด ๆ ความร้อนที่ถูกสร้างขึ้นในตัวต้านทานที่จะต้องถูกกระจายไปก่อนที่อุณหภูมิของมันเพิ่มขึ้นมากเกินไป

ตัวต้านทานจะมีอัตราการใช้งานตามการกระจายกำลังงานสูงสุด ตัวต้านทานเดี่ยว ๆ ส่วนใหญ่ใน ระบบอิเล็กทรอนิกส์โซลิดสเตทสามารถดูดซับกำลังไฟฟ้าได้น้อยกว่าหนึ่งวัตต์มากและไม่ต้องให้ความสนใจกับระดับกำลังงานเป็นพิเศษ ตัวต้านทานดังกล่าวรวมทั้งส่วนใหญ่ของแพคเกจตามรายละเอียดด้านล่างนี้ มักจะมีการจัดอัตราเป็น 1/10, 1/8 หรือ 1/4 วัตต์

ตัวต้านทานที่บรรจุอยู่ในภาชนะอะลูมิเนียมมีอัตรา 50 วัตต์ เมื่อใช้แผงระบายความร้อน

ตัวต้านทานที่ต้องกระจายกำลังงานจำนวนมาก เช่นที่ใช้โดยเฉพาะอย่างยิ่งในแหล่งจ่ายไฟ วงจรการแปลงกำลังงาน และตัวขยายสัญญาณกำลัง โดยทั่วไปจะเรียกว่า ตัวต้านทานกำลัง การกำหนดนี้ถูกนำมาใช้อย่างหลวม ๆ สำหรับตัวต้านทานที่มีอัตรากำลังที่ 1 วัตต์หรือมากกว่า ตัวต้านทานกำลังมีขนาดใหญ่กว่าและอาจจะไม่ได้ใช้ค่า, รหัสสี, และแพคเกจภายนอกที่อธิบายไว้ด้านล่าง

หากกำลังงานเฉลี่ยที่กระจายไปโดยตัวต้านทานมีมากกว่าอัตรากำลังงานของมัน ความเสียหายบนตัวต้านทานอาจเกิดขึ้นหรืออาจเปลี่ยนแปลงความต้านทานอย่างถาวร ซึ่งแตกต่างจากการเปลี่ยนแปลงย้อนกลับของความต้านทานเนื่องจาก ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของมันเมื่อมันอุ่น กระจายกำลังงานมากเกินไปอาจเพิ่มอุณหภูมิของตัวต้านทานจนถึงจุดที่มันสามารถเผาไหม้แผงวงจรหรือชิ้นส่วนที่อยู่ใกล้เคียง หรือแม้กระทั่งทำให้เกิดไฟไหม้ มีตัวต้านทานที่ออกแบบมาไม่ติดไฟ ซึ่งจะหยุดทำงาน (เปิดวงจร) ก่อนที่จะมันจะร้อนมากเกินไปจนเป็นอันตราย

แต่ถ้าการไหลเวียนของอากาศไม่ดี หรืออยู่สูงจากพื้นดิน หรือทำงานในอุณหภูมิที่สูง ตัวต้านทานอาจต้องใช้อัตราการกระจายกำลังงานที่สูงกว่าปกติ

นอกจากนี้ ตัวต้านทานบางชนิดและบางอัตรา ยังอาจมีอัตราแรงดันไฟฟ้าสูงสุด ซึ่งอาจจำกัด การกระจายกำลังที่มีอยู่สำหรับค่าความต้านทานที่สูงขึ้น

คุณสมบัติในทางปฏิบัติ แก้ไข

ตัวต้านทานในทางปฏิบัติมีค่าการเหนี่ยวนำต่ออนุกรมและค่าการเก็บประจุขนาดเล็กขนานอยู่กับมัน ข้อกำหนดเหล่านี้จะมีความสำคัญในการใช้งานความถี่สูง ในตัวขยายสัญญาณเสียงรบกวนต่ำหรือพรีแอมป์ ลักษณะการรบกวนของตัวต้านทานอาจเป็นประเด็น การเหนี่ยวนำที่ไม่ต้องการ, เสียงรบกวนมากเกินไปและค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิ เหล่านี้จะขึ้นอยู่กับเทคโนโลยีที่ใช้ ในการผลิตตัวต้านทาน ปกติจะไม่ได้ถูกระบุค่าไว้เป็นรายต้วในการผลิตโดยใช้เทคโนโลยีอย่างใดอย่างหนึ่ง^[5] ตระกูลของตัวต้านทานเดี่ยวก็มีคุณลักษณะตาม form factor นั่นคือขนาดของอุปกรณ์และตำแหน่งของขา (หรือขั้วไฟฟ้า) ซึ่งมีความเกี่ยวข้องในการผลิตจริงของวงจรที่นำไปใช้

ชนิดของตัวต้านทาน ตัวต้านทานที่ผลิตออกมาในปัจจุบันมีมากมายหลายชนิด ในกรณีที่แบ่งโดยยึดเอาค่าความต้านทานเป็นหลักจะแบ่งออกได้เป็น 3 ชนิดคือ 1. ตัวต้านทานแบบค่าคงที่ (Fixed Resistor) 2. ตัวต้านทานแบบปรับค่าได้ (Adjustable Resistor) 3. ตัวต้านทานแบบเปลี่ยนค่าได้ (Variable Resistor) ตัวต้านทานแบบค่าคงที่ (Fixed Resistor) ตัวต้านทานชนิดค่าคงที่มีหลายประเภท เช่น ตัวต้านทานชนิดคาร์บอนผสม (Carbon Composition), ตัวทานแบบฟิล์มโลหะ (Metal Film), ตัวต้านทานแบบฟิล์มคาร์บอน (Carbon Film), ตัวต้านทานแบบไวร์วาวด์ (Wire Wound), ตัวต้านทานแบบแผ่นฟิล์มหนา (Thick Film Network), ตัวต้านทานแบบแผ่นฟิล์มบาง (Thin Film Network) ตัวต้านทานแบบปรับค่าได้ โครงสร้างของตัวต้านทานแบบนี้มีลักษณะคล้ายกับแบบไวร์วาวด์ แต่โดยส่วนใหญ่บริเวณลวดตัวนำจะไม่เคลือบด้วยสารเซรามิคและมีช่องว่างทำให้มองเห็นเส้นลวดตัวนำ โดยจะมีขาปรับให้สัมผัสเข้ากับจุดใดจุดหนึ่ง บนเส้นลวดของความต้านทาน ตัวต้านทานแบบนี้ส่วนใหญ่มีค่าความต้านทานต่ำ แต่อัตราทนกำลังวัตต์สูง การปรับค่าความต้านทานค่าใดค่าหนึ่ง สามารถกระทำได้ในช่วงของความต้านทานตัวนั้น ๆ เหมาะกับงานที่ต้องการเปลี่ยนแปลงความต้านทานเสมอ ๆ ตัวต้านทานแบบเปลี่ยนค่าได้ (Variable Resistor) โครงสร้างภายในทำมาจากคาร์บอน เซรามิค หรือพลาสติกตัวนำ ใช้ในงานที่ต้องการเปลี่ยนค่าความต้านทานบ่อย ๆ เช่นในเครื่องรับวิทยุ, โทรทัศน์ เพื่อปรับลดหรือเพิ่มเสียง, ปรับลดหรือเพิ่มแสงในวงจรหรี่ไฟ มีอยู่หลายแบบขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ของการใช้งานเช่น โพเทนชิโอมิเตอร์ (Potentiometer) หรือพอต (Pot) สำหรับชนิดที่มีแกนเลื่อนค่าความต้านทาน หรือแบบที่มีแกนหมุนเปลี่ยนค่าความต้านทานคือโวลลุ่ม (Volume) เพิ่มหรือลดเสียงมีหลายแบบให้เลือกคือ 1 ชั้น, 2 ชั้น และ 3 ชั้น เป็นต้น ส่วนอีกแบบหนึ่งเป็นแบบที่ไม่มีแกนปรับโดยทั่วไปจะเรียกว่า โวลลุ่มเกือกม้า หรือทิมพอต (Trimpot)

ตัวต้านทานคงที่ แก้ไข

แพคเกจตัวต้านทานเดี่ยว 8 ตัว (บน) และ 9 ตัว (ล่าง) ปลายด้านหนึ่งของแต่ละตัวต้านทานเชื่อมต่อกับขาที่แยกต่างหากส่วนปลายอีกด้านหนึ่งเชื่อมต่อเข้าด้วยกันทั้งหมดกับขาที่เหลืออยู่ (ขาคอมมอนด์) หรือขา 1 ที่ระบุโดยจุดสีขาว

การจัดตำแหน่งขา แก้ไข

ตัวต้านทานที่มีขาสองขาสำหรับการใส่ลงในรู

ชิ้นส่วนที่ต้องใส่ลงในรูบนบอร์ดมักจะมีสายตัวนำที่เป็นขาออกจากปลายลำตัว (axial) อื่น ๆ นอกจากนี้ จะมีขาออกจากกลางลำตัวเหมือนรัศมี (radial) ตัวต้านทานอื่น ๆ อาจเป็นแบบเทคโนโลยีการวางบนพื้นผิว (อังกฤษ: Surface-mount technology) หรือ SMT ในขณะที่ ตัวต้านทานกำลังงานสูงอาจจะมีขาใดขาหนึ่งถูกออกแบบให้อยู่ใน heat sink

องค์ประกอบคาร์บอน แก้ไข

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 เมื่อตัวต้านทานประเภทอื่น ๆ 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 เมกะโอห์ม เนื่องจากราคาที่สูง ตัวต้านทานเหล่านี้จะไม่ถูกใช้ในงานทั่วไป โดยจะถูกใช้ในแหล่งจ่ายไฟและการควบคุมการเชื่อม^[7]

คาร์บอนซ้อนกัน แก้ไข

ตัวต้านทานคาร์บอนที่ทำจากชั้นของแผ่นคาร์บอนที่ถูกอัดระหว่างแผ่นโลหะสองแผ่น การปรับความดันที่ใช้หนีบจะเปลี่ยนแปลงความต้านทานระหว่างแผ่นนั้น ตัวต้านทานเหล่านี้จะถูกนำมาใช้เมื่อต้องการใช้โหลดที่ปรับได้ ตัวอย่างเช่น ในการทดสอบแบตเตอรี่รถยนต์หรือเครื่องส่งสัญญาณวิทยุ ตัวต้านทานกองคาร์บอนยังสามารถใช้ในการควบคุมความเร็วมอเตอร์ขนาดเล็กในเครื่องใช้ไฟฟ้าในครัวเรือน (จักรเย็บผ้า, เครื่องผสมมือถือ) ที่มีอัตราใช้งานสูงไม่กี่ร้อยวัตต์^[8] ตัวต้านทานกองคาร์บอนสามารถรวมอยู่ในตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าอัตโนมัติสำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า โดยใช้ควบคุมกระแสของสนามแม่เหล็กเพื่อรักษาแรงดันสัมพันธ์ให้คงที่^[9] หลักการนี้ยังถูกนำมาใช้ในไมโครโฟนคาร์บอนอีกด้วย

ฟิล์มคาร์บอน แก้ไข

ตัวต้านทานแบบฟิล์มคาร์บอนของ เทสลา TR -212 ขนาด 1 kΩ ที่มีบางส่วนเปิดออกสัมผัสกับภายนอก

ฟิล์มคาร์บอนจะถูกวางลงบนพื้นผิวฉนวนและถูกตัดเป็นวงรีเพื่อสร้างเป็นเส้นทางความต้านทานที่ยาวและแคบ การเปลี่ยนแปลงของรูปทรง ควบคู่ไปกับความต้านทานของคาร์บอนอสัณฐาน (ระหว่าง 500-800 μΩ เมตร) สามารถให้ความหลากหลายของความต้านทาน เมื่อเทียบกับองค์ประกอบคาร์บอน พวกมันให้คุณลักษณะของเสียงรบกวนต่ำ เนื่องจากความแม่นยำของการกระจายแกรไฟท์บริสุทธิ์โดยไม่ต้องมีผลผูกพัน^[10] ตัวต้านทานฟิล์มคาร์บอนมีช่วงอัตรากำลังที่ 0.125–5 วัตต์ที่ 70 °C ความต้านทานช่วงใช้ได้มีตั้งแต่วันที่ 1 โอห์ม ถึง 10 เมกะโอห์ม ตัวต้านทานฟิล์มคาร์บอนมีช่วงอุณหภูมิการดำเนินงาน ระหว่าง −55 °C ถึง 155 °C และมีช่วงแรงดันไฟฟ้าสูงสุดในการทำงานที่ 200–600 โวลต์ ตัวต้านทานฟิล์มคาร์บอนพิเศษถูกใช้ในงานที่ต้องการความมั่นคงของพัลส์สูง^[7]

ตัวต้านทานคาร์บอนพิมพ์ แก้ไข

ตัวต้านทานคาร์บอนถูกพิมพ์โดยตรงลงบน แผ่น SMD บน PCB ภายในอุปกรณ์จัดการเวลาอิเล็กทรอนิกส์ของ Psion II ปี 1989

ตัวต้านทานองค์ประกอบคาร์บอนสามารถถูกพิมพ์โดยตรงลงบนพื้นผิวของแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ที่เป็นส่วนหนึ่งของกระบวนการผลิต PCB ในขณะที่เทคนิคนี้เป็นเรื่องปกติมากขึ้นในโมดูล PCB ไฮบริด มันก็ยังสามารถถูกนำมาใช้ใน PCB แบบไฟเบอร์กลาสมาตรฐาน ความคลาดเคลื่อน โดยทั่วไปจะมีขนาดใหญ่มากและสามารถอยู่ในราว 30% การใช้งานทั่วไปจะเป็นตัวต้านทานที่ทำงานเป็นตัว pull-up ที่ไม่วิกฤต

ฟิล์มหนาและบาง แก้ไข

ตัวต้านทานฟิล์มหนาได้รับความนิยมในช่วงปี 1970s และตัวต้านทานแบบ SMD (surface mount device) ส่วนใหญ่วันนี้เป็นตัวต้านทานชนิดนี้ ชิ้นส่วนต้านทานของฟิล์มหนาจะหนาเป็น 1000 เท่ากว่าฟิล์มบาง^[11] แต่ความแตกต่างที่สำคัญจะเป็นวิธีการที่ฟิล์มจะถูกนำไปใช้กับกระบอก(ตัวต้านทานแบบแกน) หรือพื้นผิว(ตัวต้านทานแบบ SMD)

ตัวต้านทานฟิล์มบางจะถูกทำโดยการสปัตเตอร์ (วิธีการของการสะสมสูญญากาศ) วัสดุต้านทานบนพื้นผิวฉนวน จากนั้นฟิล์มจะถูกฝังในลักษณะที่คล้ายกันกับวิธีการเก่า (แบบลด) เพื่อทำแผงวงจรพิมพ์ นั่นคือ พื้นผิวจะถูกเคลือบด้วยวัสดุไวแสง จากนั้นจะถูกคลุมด้วยฟิลม์ตามแบบ, ฉาบด้วยรังสีอัลตราไวโอเลต และจากนั้นจัดการฉายแสงลงบนบริเวณที่เคลือบด้วนสารไวแสง ฟิล์มบาง ๆ ที่อยู่ด้านใต้จะถูกกัดออกไป

ตัวต้านทานฟิล์มหนาเป็นผลิตภัณฑ์ที่ผลิตโดยใช้การสกรีนและการพิมพ์ลายฉลุ^[7]

เพราะช่วงเวลาระหว่างการทำสปัตเตอร์จะสามารถควบคุมได้ ความหนาของฟิล์มบางจึงสามารถควบคุมได้อย่างแม่นยำ ชนิดของวัสดุก็ยังแตกต่างกัน มักจะประกอบด้วยตัวนำเซรามิก (cermet) หนึ่งตัวนำหรือมากกว่า เช่น แทนทาลัมไนไตรด์ (TaN), รูทีเนียมออกไซด์ (RuO)₂), 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

ฟิล์มโลหะ แก้ไข

รูปแบบหนึ่งของ MELF

ตัวต้านทานที่มีขาออกจากปลายลำตัวเป็นชนิดที่พบมากของวันนี้ จะเรียกว่าเป็นตัวต้านทานแบบ ฟิล์มโลหะ ตัวต้านทานแบบไม่มีขามีขั้วโลหะ (อังกฤษ: Metal electrode leadless face) หรือ MELF มักจะใช้เทคโนโลยีเดียวกัน แต่จะมีรูปทรงกระบอกออกแบบมาสำหรับติดตั้งบนพื้นผิว โปรดทราบว่า ประเภทอื่น ๆ ของตัวต้านทาน (เช่น องค์ประกอบคาร์บอน) ยังมีในแพคเกจ MELF

ตัวต้านทานฟิล์มโลหะมักจะถูกเคลือบด้วยนิกเกิลโครเมียม (NiCr) แต่อาจจะถูกเคลือบด้วยวัสดุ cermet ใด ๆ ที่ระบุไว้ข้างต้นสำหรับตัวต้านทานฟิล์มบาง. แตกต่างจากตัวต้านทานฟิล์มบาง วัสดุอาจนำมาใช้โดยใช้เทคนิคที่แตกต่างจากการสปัตเตอร์ (แม้ว่าสิ่งนี้เป็นหนึ่งในเทคนิค) นอกจากนี้ยังแตกต่างจากตัวต้านทานชนิดฟิล์มบาง, ค่าความต้านทานจะถูกกำหนดโดยการตัดเป็นวงรึผ่านการเคลือบผิว มากกว่าจะทำโดยการแกะสลัก (นี่คือวิธีที่คล้ายกับตัวต้านทานคาร์บอนที่ถูกทำ) ผลที่ได้คือความคลาเคลื่อนที่เหมาะสม (0.5%, 1% หรือ 2%) และค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิที่โดยทั่วไประหว่าง 50 ถึง 100 ppm/K^[12] ตัวต้านทานฟิล์มโลหะมีลักษณะของเสียงรบกวนที่ดีและการไม่เป็นเชิงเส้นที่ต่ำเนื่องจากค่าสัมประสิทธิ์แรงดันไฟฟ้าที่ต่ำ นอกจากนี้ยังมีประโยชน์เกี่ยวกับความอดทนที่มีประสิทธิภาพของชิ้นส่วน, ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิ และความมั่นคง^[7]

ฟิล์มโลหะออกไซด์ แก้ไข

ตัวต้านทานฟิล์มโลหะออกไซด์ถูกทำขึ้นจากโลหะออกไซด์เช่นดีบุกออกไซด์ ซึ่งส่งผลให้มี อุณหภูมิในการทำงานที่สูงกว่าและมีความมั่นคง/น่าเชื่อถือมากกว่าฟิล์มโลหะ พวกมันจะถูกใช้ ในงานที่มีความต้องการความอดทนสูง

ลวดพัน แก้ไข

ตัวต้านทานแบบลวดพันพลังงานสูงถูกใช้สำหรับการเบรกแบบไดนามิกในรถไฟฟ้า ตัวต้านทานดังกล่าวอาจจะกระจายกำลังงานความร้อนหลายกิโลวัตต์เป็นระยะเวลานาน

ชนิดของลวดที่ใช้ในตัวต้านทานแบบลวดพัน:
1. ธรรมดา
2. bifilar
3. ธรรมดาบนตัวดัดบาง
4. Ayrton-Perry

ตัวต้านทานแบบลวดพันโดยทั่วไปถูกทำขึ้นโดยการพันลวดโลหะที่มักจะเป็น Nichrome รอบแกนเซรามิก, พลาสติกหรือไฟเบอร์กลาส ปลายของลวดทั้งสองด้านจะถูกบัดกรีหรือเชื่อมเข้ากับจุกหรือแหวนสองอัน ที่ผูกติดอยู่กับปลายของแกน ชิ้นงานถูกปกป้องด้วยชั้นของสี, พลาสติก หล่อหรือสารเคลือบที่ถูกอบที่อุณหภูมิสูง ตัวต้านทานเหล่านี้ถูกออกแบบมาเพื่อทนต่ออุณหภูมิที่สูงผิดปกติถึง +450 °C^[7] เส้นลวดในตัวต้านทานลวดพันกำลังงานต่ำปกติมีเส้นผ่าศูนย์กลางระหว่าง 0.6 และ 0.8 มม.และเคลือบด้วยดีบุกเพื่อความสะดวกในการบัดกรี สำหรับ ตัวต้านทานลวดพันกำลังงานที่สูงกว่า ไม่ว่าจะใช้แบบกล่องใส่เซรามิกหรือกล่องใส่อะลูมิเนียมด้านนอกบนยอดของชั้นฉนวน - ถ้ากล่องด้านนอกเป็นเซรามิก, ตัวต้านทานดังกล่าวบางครั้งจะถูกอธิบายว่าเป็นตัวต้านทาน"ซีเมนต์" แม้ว่าพวกมันจะไม่ได้มีส่วนของปูนซิเมนต์แบบดั้งเดิมจริงๆ ถ้าเป็นกล่องอะลูมิเนียม มันถูกออกแบบมาให้ติดกับ heat sink เพื่อกระจายความร้อน อัตรากำลังการทำงานจะขึ้นอยู่กับการใช้งานที่มีการระบายความร้อนที่เหมาะสมเช่น ตัวต้านทานอัตรากำลัง 50 วัตต์หากไม่ได้ใช้ heat sink จะ overheat ที่เศษส่วนของการกระจายความร้อนเท่านั้น ตัวต้านทานลวดพันขนาดใหญ่อาจจะมีอัตราที่ 1,000 วัตต์ หรือมากกว่า

เพราะตัวต้านทานลวดพันเป็นขดลวด พวกมันจึงมีค่าความเหนี่ยวนำที่ไม่พึงประสงค์มากกว่าตัวต้านทานชนิดอื่น ๆ แม้ว่าม้วนลวดในหลาย ๆ ส่วนมีทิศทางกลับสลับกันจะ สามารถลดการเหนี่ยวนำลงให้น้อยที่สุดได้ก็ตาม เทคนิคอื่น ๆ จะใช้ bifilar ในการพันหรือใช้ตัวดัดแบนบาง (เพื่อลดพื้นที่หน้าตัดของขดลวด) สำหรับวงจรที่ต้องการใช้มากที่สุด ตัวต้านทานจะพันด้วย Ayrton-Perry

การใช้งานของตัวต้านทานลวดพันมีความคล้ายคลึงกับงานของตัวต้านทานองค์ประกอบ ยกเว้นงานความถี่สูง การตอบสนองความถี่สูงของตัวต้านทานลวดพันจะเลวร้ายเป็นอย่างมากเมื่อเทียบกับตัวต้านทานองค์ประกอบ^[7]

ตัวต้านทานแบบฟอยล์ แก้ไข

ชิ้นส่วนความต้านทานหลักของตัวต้านทานแบบฟอยล์เป็นฟอยล์โลหะผสมพิเศษมีความหนาหลายไมโครเมตร เนื่องจากถูกแนะนำเข้ามาในปี 1960 ตัวต้านทานแบบฟอยล์มีความแม่นยำและความมั่นคงที่ดีที่สุดของตัวต้านทานใด ๆ ที่มีอยู่ขณะนั้น 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^[13]

ตัว shunt ของแอมมิเตอร์ แก้ไข

ตัวชั้นท์ของแอมมิเตอร์เป็นตัวต้านทานที่ไวต่อกระแสชนิดพิเศษ มันมีสี่ขาและมีค่าเป็น มิลลิโอห์ม หรือแม้กระทั่งไมโครโอห์ม เครื่องมือวัดกระแสโดยตัวมันเอง มักจะสามารถรับกระแส ใด้จำกัด เพื่อวัดกระแสสูง กระแสจะไหลผ่านชั้นท์เพื่อวัดแรงดันตกคร่อมแล้วตีค่าออกมาเป็นกระแส ชั้นท์ทั่วไปประกอบด้วยสองช่วงบล็อกโลหะแข็ง บางครั้งใช้ทองเหลือง ติดตั้งอยู่บนฐานฉนวน. ระหว่างช่วงบล็อกที่ถูกบัดกรีหรือประสานเข้าด้วยกันจะมีหนึ่งหรือมากกว่าหนึ่งแถบของโลหะผสมแมงกานินที่มี TCR ต่ำ น็อตเกลียวขนาดใหญ่ถูกร้อยผ่านบล็อกที่ทำให้เกิดการเชื่อมต่อกระแส ในขณะที่สกรูที่ขนาดเล็กกว่ามากให้การเชื่อมต่อแรงดันไฟฟ้า ชั้นท์ถูกตั้งอัตราโดยกระแสเต็มสเกล และมักจะมีแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมที่ 50 mV ที่อัตรากระแส มิเตอร์ดังกล่าวจะถูก ปรับตัวให้เข้าอัตรากระแสเต็มของชั้นท์โดยการทำเครื่องหมายโดยประมาณบนหน้าปัด; ไม่จำเป็นต้องมีการเปลี่ยนแปลงในส่วนอื่น ๆ ของมิเตอร์

ตัวต้านทานแบบตาราง แก้ไข

ในงานอุตสาหกรรมหนักกระแสสูง ตัวต้านทานตารางเป็นตาข่ายระบายความร้อนด้วยการพาความร้อนขนาดใหญ่ทำด้วยแถบโลหะผสมที่ประทับลงไป เชื่อมต่อเป็นแถวระหว่างสองขั้วไฟฟ้า ตัวต้านทานเกรดอุตสาหกรรมดังกล่าวสามารถมีขนาดใหญ่เท่าตู้เย็น; การออกแบบบางตัวสามารถรับมือกับกระแสมากกว่า 500 แอมแปร์ ด้วยช่วงของตัวต้านทานขยายต่ำกว่า 0.04 โอห์ม พวกมันจะใช้ในการใช้งาน เช่นการเบรกแบบไดนามิกและแถวของโหลดสำหรับตู้รถไฟ และรถราง, สายกราวด์เป็นกลางสำหรับการกระจาย AC อุตสาหกรรม, โหลดควบคุมสำหรับเครน และเครื่องจักรกลหนัก, โหลดสำหรับการทดสอบเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและการกรองฮาร์มอนิกสำหรับสถานีไฟฟ้าย่อย^[14]

คำว่าตัวต้านทานตารางบางครั้งถูกใช้ในการอธิบายตัวต้านทานชนิดใด ๆ ที่เชื่อมต่อกับตารางควบคุมของหลอดสูญญากาศ ตัวต้านทานนี้ไม่ได้เป็นเทคโนโลยีตัวต้านทาน มันเป็นโครงสร้าง วงจรอิเล็กทรอนิกส์

ตัวต้านทานชนิดพิเศษ แก้ไข

Cermet
Phenolic
แทนทาลัม
Water resistor

ตัวต้านทานปรับค่าได้ แก้ไข

ตัวต้านทานปรับได้ แก้ไข

รูปแบบต่าง ๆ ของ variable resistor ที่ใช้ติดตั้งบนแผง PCB สำหรับการปรับเปลี่ยนที่ไม่บ่อย บางที่เรียกว่า "trimmer resistors"

ตัวต้านทานแบบนี้อาจจะมีจุดแยกติดอยู่กับที่หนึ่งจุดหรือมากกว่า เพื่อให้ความต้านทานสามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยการย้ายสายไฟไปเชื่อมต่อกับขั้วอื่นที่แตกต่างกัน บางตัวต้านทานกำลังแบบลวดพันมีจุดแยกที่สามารถเลื่อนไปตามความยาวของตัวต้านทาน เพื่อปรับค่าของความต้านทานให้มีขนาดเล็กลงหรือใหญ่ขึ้นตามความยาวนั้น

ในกรณีที่ต้องการปรับค่าความต้านทานอย่างต่อเนื่องระหว่างการทำงานของอุปกรณ์ จุดแยกความต้านทานที่เลื่อนได้สามารถเชื่อมต่อกับลูกบิดที่ผู้ใช้สามารถเข้าถึงได้ อุปกรณ์ดังกล่าวเรียกว่ารีโอสตัท (อังกฤษ: rheostat) มีสองขั้วไฟฟ้า (ขา)

โพเทนชิโอมิเตอร์ แก้ไข

ต้วอย่างหนึ่งของโพเทนชิโอมิเตอร์

ชิ้นส่วนธรรมดาในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เป็นตัวต้านทานสามขั้ว ที่มีจุดแยกที่ปรับได้อย่างต่อเนื่อง ควบคุมโดยการหมุนของแกนหรือลูกบิด ตัวต้านทานที่แปรค่าได้เหล่านี้มีชื่อเรียกว่า "โพเทนชิโอมิเตอร์" เมื่อทั้งสามขั้วทำหน้าที่เป็นตัวแบ่งแรงดันที่ปรับได้ (อังกฤษ: adjustable voltage divider) ตัวอย่างที่พบบ่อยคือปุ่มปรับระดับเสียงของเครื่องรับวิทยุ(เครื่องรับแบบดิจิทัลอาจไม่มีปุ่มปรับระดับเสียงแบบแอนะลอกเพื่อปรับความดัง)

โพเทนชิโอมิเตอร์ (หรือ"พอท") แบบติดตั้งบนแผงที่แม่นยำความละเอียดสูงมีชิ้นส่วนที่ให้ความต้านทานปกติเป็นแบบลวดพันบนด้ามจับรูปเกลียว แม้ว่าบางตัวจะมีความต้านทานตัวนำพลาสติก ที่เคลือบบนสายไฟเพื่อช่วยปรับให้ละเอียดยิ่งขึ้น ส่วนประกอบเหล่านี้มักจะมีลวดพันอยู่สิบรอบบนแกนของมัน เพื่อให้ครอบคลุมเต็มความจุของความต้านทานของมัน พวกมันมักจะถูกกำหนดด้วยหน้าปัดหมุนที่มีขดลวดเคาน์เตอร์ง่าย ๆ และแป้นหมุน แอนะล็อกคอมพิวเตอร์อิเล็กทรอนิกส์จะใช้พวกมันในปริมาณสำหรับการตั้งค่าสัมประสิทธิ์และการตั้งค่าให้กวาดได้ล่าช้าของเครื่องออลซิลโลสโคปในช่วงทศวรรษที่ผ่านมา รวมถึงตัวหนึ่งบนแผงของสโคปนั้น

กล่องตัวต้านทานกลุ่มสิบ แก้ไข

กล่องตัวต้านทานกลุ่มสิบ "KURBELWIDERSTAND", ทำในเยอรมันตะวันออกเดิม

กล่องตัวต้านทานกลุ่มสิบหรือกล่องสำรองตัวต้านทานเป็นหน่วยที่มีความต้านทานหลายค่าและ สวิทช์กลหนึ่งตัวหรือมากกว่าที่ช่วยให้ตัวต้านทานเดี่ยวตัวใดตัวหนึ่งที่อยู่ในกล่องสามารถถูกเลือกไปใช้ได้ ปกติ ความต้านทานมักมีความถูกต้องแม่นยำสูง ตั้งแต่เกรดห้องปฏิบัติการ/การสอบเทียบที่แม่นยำถึง 20 ส่วนต่อล้านส่วน, จนถึงเกรดสนามที่ 1% นอกจากนี้ กล่องราคาถูกกับความถูกต้องน้อยกว่ายังมีให้ใช้อีกด้วย ทุกชนิดจะให้วิธีที่สะดวกในการเลือกและการเปลี่ยนแปลงของความต้านทานอย่างรวดเร็วในห้องปฏิบัติการ, ห้องทดลองงานและงานพัฒนาโดยไม่ต้องต่อตัวต้านทานทีละตัว หรือแม้กระทั่งเก็บในคลังทุก ๆ ค่า ช่วงของความต้านทานที่จัดให้, ความละเอียดสูงสุดและความถูกต้องจะเป็นตัวบอกคุณลักษณะของกล่อง ตัวอย่างเช่น กล่อง หนึ่งมีความต้านทาน 0–24 เมกะโอห์ม, ความละเอียดสูงสุด 0.1 โอห์ม, ความถูกต้อง 0.1%^[15]

อุปกรณ์พิเศษ แก้ไข

มีอุปกรณ์ต่าง ๆ ที่มีความต้านทานเปลี่ยนแปลงค่าได้หลายค่า ความต้านทานของเทอร์มิสเตอร์ NTC แสดงค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิเชิงลบที่แข็งแกร่ง ทำให้มันมีประโยชน์สำหรับการวัดอุณหภูมิ เนื่องจาก ความต้านทานของมันสามารถมีขนาดใหญ่จนกระทั่งมันจะถูกทำให้ร้อนขึ้นเมื่อมีกระแสไหลผ่าน มันยังถูกใช้เพื่อป้องกันไม่ให้เกิดกระแสกระชากมากเกินไปเมื่ออุปกรณ์ถูกเปิดใช้งาน ในทำนองเดียวกัน ความต้านทานของ humistor จะแปรตามความชื้น ความต้านทานของวาริสเตอร์โลหะออกไซด์จะลดลงมากเมื่อได้รับแรงดันสูง ทำให้มันมีประโยชน์สำหรับปกป้องอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์โดยการดูดซับอันตรายจากไฟกระชาก photodetector ประเภทหนึ่งคือ photoresistor มีความต้านทานที่เปลี่ยนแปลงตามแสงสว่าง

เครื่องวัดแรงตึง (อังกฤษ: stain gauge) ประดิษฐ์คิดค้นโดย เอ็ดเวิร์ด อี ซิมมอนส์ และ อาเธอร์ ซี รูจ ใน ปี 1938 เป็นชนิดหนึ่งของตัวต้านทานที่เปลี่ยนแปลงค่าตามแรงตึงที่ใช้ ตัวต้านทานอาจถูกใช้เป็นตัวเดี่ยวหรือเป็นคู่ (half bridge) หรือสี่ตัวต้านทานเชื่อมต่อแบบ Wheatstone bridge ตัวต้านทานความตึงถูกผูกมัดด้วยกาวกับวัตถุที่จะถูกทำให้ตึงเชิงกล ด้วย สเตรนเกจและตัวกรอง ตัวขยายสัญญาณและตัวแปลงอะนาล็อก/ดิจิตอล ความตึงบนวัตถุจึงสามารถวัดได้

ตัวอย่างของ foil strain gauge ตัว gauge จะไวต่อความตึงทางด้านแนวดิ่งมากกว่าด้านแนวนอน ตัว marking ด้านนอกช่วยปรับแนวระหว่างการติดตั้ง เมื่อ gauge ถูกดึง เส้นความต้านทานตรงกลางจะยืดออก ค่าความต้านทานระหว่างปลายทั้งสองจะสูงขึ้น

การประดิษฐ์ที่เกี่ยวข้องเร็ว ๆ นี้ใช้ควอนตัม Tunnelling คอมโพสิต เพื่อจับความรู้สึกของความเครียดเชิงกล มันผ่านกระแสที่มีขนาดแตกต่างกันถึง 10¹² ในการตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของความดันที่ใส่เข้าไป

ตัวต้านทานชนิดต่าง ๆ

วาริสเตอร์โลหะออกไซด์ (metal oxide varistor - MOV) เป็นตัวต้านทานที่มีคุณสมบัติพิเศษคือ มีค่าความต้านทาน 2 สถานะ คือ ค่าความต้านทานสูงมากที่ ความต่างศักย์ต่ำ (ต่ำกว่าค่าความต่างศักย์กระตุ้น) และ ค่าความต้านทานต่ำมากที่ ความต่างศักย์สูง (สูงกว่าความต่างศักย์กระตุ้น) ใช้ประโยชน์ในการป้องกันวงจร เช่น ใช้ในการป้องกันความเสียหายจากฟ้าผ่าลงเสาไฟฟ้า หรือใช้เป็น สนับเบอร์ ในวงจรตัวเหนี่ยวนำ

เทอร์มิสเตอร์ (thermistor) เป็นตัวต้านทานที่มีค่าความต้านทานเปลี่ยนแปลงตามระดับอุณหภูมิ แบ่งเป็นสองประเภท คือ

ตัวต้านทานที่มีค่าสัมประสิทธิ์ของความต้านทานต่ออุณหภูมิเป็นบวก (PTC - Positive Temperature Coefficient) เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ค่าความต้านทานมีค่าสูงขึ้นตาม มีพบใช้ในวงจรเครื่องรับโทรทัศน์ โดยต่ออนุกรมกับ ขดลวดลบสนามแม่เหล็ก (demagnetizing coil) เพื่อป้อนกระแสในช่วงเวลาสั้น ๆ ให้กับขดลวดในขณะเปิดโทรทัศน์ นอกจากนั้นแล้ว ตัวต้านทานประเภทนี้ยังมีการออกแบบเฉพาะเพื่อใช้เป็น ฟิวส์ (fuse) ที่สามารถซ่อมแซมตัวเองได้ เรียกว่า โพลีสวิตช์ (polyswitch)
ตัวต้านทานที่มีค่าสัมประสิทธิ์ของความต้านทานต่ออุณหภูมิเป็นลบ (NTC - Negative Temperature Coefficient) เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ค่าความต้านทานมีค่าลดลง ปกติใช้เป็นอุปกรณ์ตรวจวัดอุณหภูมิ

เซนซิสเตอร์ (sensistor) เป็นตัวต้านทานที่สร้างจากสารกึ่งตัวนำ มีค่าสัมประสิทธิ์ของความต้านทานต่ออุณหภูมิเป็นลบ ใช้ในการชดเชยผลของอุณหภูมิ ในวงจรอิเล็กทรอนิกส์

แอลดีอาร์ (LDR : Light Dependent Resistor) ตัวต้านทานปรับค่าตามแสงตกกระทบ ยิ่งมีแสงตกกระทบมากยิ่งมีความต้านทานต่ำ

ลวดตัวนำ ลวดตัวนำทุกชนิด ยกเว้น ซุปเปอร์คอนดักเตอร์ (superconductor) จะมีความต้านทานซึ่งเกิดจากเนื้อวัสดุที่ใช้ทำลวดนั้น โดยจะขึ้นกับ ภาคตัดขวางของลวด และ ค่าความนำไฟฟ้าของเนื้อสาร

การอ่านค่าความต้านทาน แก้ไข

ตัวต้านทานแบบแอกเซียล (มีขาออกทางปลายทั้งสองด้าน) ส่วนใหญ่จะระบุค่าความต้านทานด้วยแถบสี ส่วนแบบติดตั้งบนพื้นผิวนั้นจะระบุค่าด้วยตัวเลข

ตัวต้านทานแบบมี 4 แถบสี แก้ไข

ตัวต้านทานแบบมี 4 แถบสีนั้นเป็นแบบที่นิยมใช้มากที่สุด โดยจะมีแถบสีระบายเป็นเส้น 4 เส้นรอบตัวต้านทาน โดยค่าตัวเลขของ 2 แถบแรกจะเป็น ค่าสองหลักแรกของความต้านทาน แถบที่ 3 เป็นตัวคูณ และ แถบที่ 4 เป็นค่าขอบเขตความเบี่ยงเบน ซึ่งมีค่าเป็น 5%, 10% หรือ 20%

ค่าของรหัสสีตามมาตรฐาน EIA EIA-RS-279

สี	แถบ 1	แถบ 2	แถบ 3 (ตัวคูณ)	แถบ 4 (ขอบเขตความเบี่ยงเบน)	สัมประสิทธิ์ของอุณหภูมิ
ดำ	0	0	×10⁰
น้ำตาล	1	1	×10¹	±1% (F)	100 ppm
แดง	2	2	×10²	±2% (G)	50 ppm
ส้ม	3	3	×10³		15 ppm
เหลือง	4	4	×10⁴		25 ppm
เขียว	5	5	×10⁵	±0.5% (D)
น้ำเงิน	6	6	×10⁶	±0.25% (C)
ม่วง	7	7	×10⁷	±0.1% (B)
เทา	8	8	×10⁸	±0.05% (A)
ขาว	9	9	×10⁹
ทอง			×0.1	±5% (J)
เงิน			×0.01	±10% (K)
ไม่มีสี				±20% (M)

หมายเหตุ: สีแดง ถึง ม่วง เป็นสีรุ้ง โดยที่สีแดงเป็นสีพลังงานต่ำ และ สีม่วงเป็นสีพลังงานสูง

ค่าความคลาดเคลื่อน แก้ไข

ตัวต้านทานมาตรฐานที่ผลิต มีค่าตั้งแต่มิลลิโอห์ม จนถึง จิกะโอห์ม ซึ่งในช่วงนี้ จะมีเพียงบางค่าที่เรียกว่า ค่าที่พึงประสงค์ เท่านั้นที่ถูกผลิต และตัวทรานซิสเตอร์ที่เป็นอุปกรณ์แยกในท้องตลาดเหล่านี้นั้น ในทางปฏิบัติแล้วไม่ได้มีค่าตามอุดมคติ ดังนั้นจึงมีการระบุของเขตของการเบี่ยงเบนจากค่าที่ระบุไว้ โดยการใช้แถบสีแถบสุดท้าย:

เงิน 10%

ทอง 5%

แดง 2%

น้ำตาล 1%

นอกจากนี้แล้ว ตัวต้านทานที่มีความแม่นยำมากกว่าปกติ ก็มีขายในท้องตลาด

ตัวต้านทานแบบมี 5 แถบสี แก้ไข

5 แถบสีนั้นปกติใช้สำหรับตัวต้านทานที่มีความแม่นยำสูง (โดยมีค่าขอบเขตของความเบี่ยงเบน 1%, 0.5%, 0.25%, 0.1%) แถบสี 3 แถบแรกนั้นใช้ระบุค่าความต้านทาน แถบที่ 4 ใช้ระบุค่าตัวคูณ และ แถบที่ 5 ใช้ระบุขอบเขตของความเบี่ยงเบน ส่วนตัวต้านทานแบบ 5 แถบสีที่มีความแม่นยำปกติ มีพบได้ในตัวต้านทานรุ่นเก่า หรือ ตัวต้านทานแบบพิเศษ ซึ่งค่าขอบเขตของความเบี่ยงเบน จะอยู่ในตำแหน่งปกติคือ แถบที่ 4 ส่วนแถบที่ 5 นั้นใช้บอกค่าสัมประสิทธิ์ของอุณหภูมิ

ตัวต้านทานแบบติดตั้งบนพื้นผิว (SMD) แก้ไข

ตัวต้านทานแบบติดตั้งบนพื้นผิว ระบุค่าความต้านทานด้วยรหัสตัวเลข โดยตัวต้านทาน SMT ความแม่นยำปกติ จะระบุด้วยรหัสเลข 3 หลัก สองตัวแรกบอกค่าสองหลักแรกของความต้านทาน และ หลักที่ 3 คือค่าเลขยกกำลังของ 10 ตัวอย่างเช่น "472" ใช้หมายถึง "47" เป็นค่าสองหลักแรกของค่าความต้านทาน คูณด้วย 10 ยกกำลังสอง $47\times 10^{2}=47\times 100=4700$ โอห์ม ส่วนตัวต้านทาน SMT ความแม่นยำสูง จะใช้รหัสเลข 4 หลัก โดยที่ 3 หลักแรกบอกค่าสามหลักแรกของความต้านทาน และ หลักที่ 4 คือค่าเลขยกกำลังของ 10..

การระบุค่าในเชิงอุตสาหกรรม แก้ไข

ในทางอุตสาหกรรม จะระบุค่าความต้านทานด้วยเลข 3 หลัก สองหลักแรกเป็นตัวเลขค่าความต้านทาน และ หลักที่ 3 ระบุจำนวนเลข 0 ตามหลังเลขค่าความต้านทานสองหลักแรก
สำหรับค่าความต้านทานที่น้อยกว่า 10 $\Omega$ ตัวอักษร (G) ซึ่งใช้แทนในตำแหน่งตัวเลขหลักที่ 3 ใช้หมายถึงคูณค่าสองหลักแรกด้วย 0.1

ตัวอย่าง: 27G หมายถึงค่าความต้านทาน 2.7 $\Omega$

ตัวเลขหลักที่ 4 ที่ตามหลังเลขระบุค่าความต้านทาน คือ ค่าเปอร์เซนต์ขอบเขตของความเบี่ยงเบน
ตัวเลขแทนค่าขอบเขตของความเบี่ยงเบน $\pm$ 5%, $\pm$ 10% and $\pm$ 20% คือ 5, 1 และ 2 ตามลำดับ
ค่าอัตรากำลังระบุเป็นตัวอักษร 2 ตัว นำหน้าตัวเลขรหัสระบุค่าความต้านทาน คือ BB, CB, EB, GB, HB, GM และ HM สำหรับ ${\frac {1}{8}},{\frac {1}{4}},{\frac {1}{2}}$ , 1, 2, 3 และ 4 วัตต์ ตามลำดับ

สิ่งที่แตกต่างระหว่าง อุปกรณ์ระดับคุณภาพ เชิงพาณิชย์ และ เชิงอุตสาหกรรม คือ ช่วงอุณหภูมิของการใช้งาน

อุปกรณ์ในเชิงพาณิชย์ :

0^{\circ }

C to

70^{\circ }

C

อุปกรณ์ในเชิงอุตสาหกรรม :

-25^{\circ }

C to

+85^{\circ }

C

เสียงรบกวนจากไฟฟ้าและความร้อน แก้ไข

ในการขยายสัญญาณที่อ่อนแรง มันมักจะเป็นสิ่งที่จำเป็นเพื่อลดเสียงรบกวน(อังกฤษ: noise)อิเล็กทรอนิกส์ให้น้อยที่สุด โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระยะแรกของการขยาย ในฐานะที่เป็นชิ้นส่วนกระจายความร้อน แม้แต่ตัวต้านทานในอุดมคติจะสร้างโดยธรรมชาติแรงดันที่กระเพื่อมอย่างไม่มีทิศทางแน่นอนหรือ"เสียงรบกวน"ตลอดขั้วไฟฟ้าทั้งสองของมัน "เสียงรบกวน จอห์นสัน-Nyquist"นี้เป็นแหล่งผลิตเสียงรบกวนพื้นฐาน ซึ่งขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและความต้านทานของตัวต้านทาน และถูกทำนายตามทฤษฎีความผันผวน-กระจาย การใช้ตัวต้านทานขนาดใหญ่ก็จะผลิตเสียงรบกวนแรงดันไฟฟ้าที่มีขนาดใหญ่ด้วย ในขณะที่ถ้าใช้ตัวต้านทานขนาดเล็กกว่าก็จะมีสัญญาณรบกวนกระแสมากขึ้น(สมมติว่าอุณหภูมิเท่ากัน) เสียงรบกวนจากอุณหภูมิของตัวต้านทานในทางปฏิบัติยังอาจจะค่อนข้างมีขนาดใหญ่กว่าการคาดการณ์ในทางทฤษฎีและการเพิ่มขึ้นนั้นมักจะขึ้นอยู่กับความถี่

ถึงอย่างไรก็ตาม "เสียงรบกวนส่วนเกิน" ของตัวต้านทานในทางปฏิบัติเป็นแหล่งผลิตเพิ่มเติมของเสียงรบกวนที่ถูกสังเกตได้เฉพาะเมื่อมีประจุไหลผ่านเท่านั้น สิ่งนี้จะถูกระบุไว้ในหน่วยของ μV/V/ทศวรรษ หรือ μV ของเสียงรบกวนต่อโวลต์ที่ตกคร่อมตัวต้านทานต่อทศวรรษของความถี่ ค่า μV/V/ทศวรรษมักจะถูกระบุในรูปของ dB เพื่อให้ตัวต้านทานที่มีค่าดัชนีเสียงรบกวนที่ 0 dB จะเท่ากับ 1 μV (rms) ของเสียงรบกวนส่วนต่อโวลต์ต่อทศวรรษความถี่ ดังนั้นเสียงรบกวนส่วนเกินจึงเป็นตัวอย่างของ Flicker noise หรือ 1/f noise ต้งต้านทานฟิล์มหนาและแบบองค์ประกอบคาร์บอนจะสร้างเสียงรบกวนส่วนเกินมากกว่าตัวต้านทานชนิดอื่น ๆ ที่ความถี่ต่ำ ตัวต้านทานลวดพันและชนิดฟิล์มบาง ถึงแม้ว่าจะมีราคาแพงกว่ามาก มักจะถูกนำมาใช้เพราะมีคุณลักษณะของเสียงรบกวนที่ดีกว่า ตัวต้านทานองค์ประกอบคาร์บอนสามารถทำงานที่ดัชนีเสียงรบกวนที่ 0 dB ในขณะที่ตัวต้านทานกลุ่มฟอยล์โลหะอาจจะมีดัชนีเสียงรบกวนเพียง -40 dB มักจะ ทำให้เสียงรบกวนส่วนเกินจากตัวต้านทานฟอยล์โลหะไม่มีนัยสำคัญ^[16] ตัวต้านทานแบบฟิล์มบางติดบนพื้นผิวมักจะมีเสียงรบกวนต่ และมีความมั่นคงทางอุณหภูมิได้ดีกว่าตัวต้านทานแบบฟิล์มหนา เสียงรบกวนส่วนเกินยังขึ้นอยู่กับขนาดอีกด้วย : เสียงรบกวนส่วนเกินโดยทั่วไปจะลดลงเมื่อขนาดทางกายภาพของตัวต้านทานเพิ่มขึ้น (หรือตัวต้านทานหลาย ๆตัวถูกต่อกันแบบขนาน) เพราะความต้านทานที่ผันผวนอย่างอิสระของชิ้นส่วนขนาดเล็กกว่าจะมีแนวโน้มที่จะเฉลี่ยกันออกไป

ในขณะที่ไม่เป็นตัวอย่างของ "เสียงรบกวน" ตัวต้านทานอาจทำหน้าที่เป็น thermocouple ที่ผลิตแรงดัน DC ขนาดเล็กที่แตกต่างกันระหว่างสองขั้วไฟฟ้าอันเนื่องจากการ thermoelectric effect ที่เกิดขึ้นถ้าปลายทั้งสองขั้วของมันมีอุณหภูมิแตกต่างกัน แรงดัน DC ที่ถูกเหนี่ยวนำขึ้นนี้สามารถลดความแม่นยำของตัวขยายสัญญาณโดยเฉพาะอย่างยิ่งในเครื่องดนตรีได้ แรงดันไฟฟ้าดังกล่าวจะปรากฏในรอยต่อระหว่างขาของตัวต้านทานกับแผงวงจร และขาของตัวต้านทานกับตัวต้านทานเอง ตัวต้านทานฟิล์มโลหะทั่วไปแสดงให้เห็นผลกระทบดังกล่าวที่ขนาดประมาณ 20 μV/°C บางตัวต้านทานองค์ประกอบคาร์บอนสามารถแสดง thermoelectric offsets สูงถึง 400 μV/°C ในขณะที่ตัวต้านทานที่สร้างขึ้นเป็นพิเศษสามารถลดจำนวนนี้ลงไปที่ 0.05 μV/°C ใน การใช้งานที่ thermoelectric effect อาจจะกลายเป็นสิ่งสำคัญ จะต้องมีการดูแล(ตัวอย่าง) ให้ติดตัวต้านทานในแนวนอนเพื่อหลีกเลี่ยงการไล่ระดับอุณหภูมิและระมัดระวังการไหลของอากาศร้อนไปที่บอร์ด^[17]

โหมดความล้มเหลว แก้ไข

อัตราความล้มเหลวของตัวต้านทานในวงจรที่ได้รับการออกแบบอย่างถูกต้องจะต่ำ เมื่อเทียบกับชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์อื่น ๆ เช่น เซมิคอนดักเตอร์และตัวเก็บประจุแบบอิเล็กทรอไลติก ความเสียหายที่เกิดกับตัวต้านทานส่วนใหญ่มักจะเกิดขึ้นเนื่องจาก overheat เมื่อพลังงานเฉลี่ยที่ส่งมอบให้กับมัน (ตามที่ได้คำนวณไว้ด้านบน) มากเกินกว่าความสามารถในการกระจายความร้อน (ที่ระบุโดยอัตรากำลังงานของตัวต้านทาน) สิ่งนี้อาจเกิดจากความผิดพลาดภายนอกวงจรแต่ที่เกิดบ่อย คือจากความล้มเหลวขององค์ประกอบอื่น (เช่นทรานซิสเตอร์ที่ช๊อต) ในวงจรที่เชื่อมต่อกับตัวต้านทาน การใช้งานตัวต้านทานที่ใกล้กับอัตรากำลังงานมากเกินไปสามารถจำกัดอายุการใช้งาน ของตัวต้านทาน หรือทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในค่าความต้านทานตลอดช่วงเวลาที่อาจจะหรือ อาจจะไม่สามารถสังเกตเห็นได้ชัด การออกแบบความปลอดภัยโดยทั่วไปจะใช้ตัวต้านทานที่มีอัตรากำลังงานที่สูงกว่าปกติเพื่อหลีกเลี่ยงอันตรายนี้

ตัวต้านทานชนิดฟิล์มบางพลังงานต่ำสามารถได้รับความเสียหายจากความเครียดแรงดันสูงระยะยาว แม้ว่าจะต่ำกว่าแรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่กำหนดไว้และต่ำกว่าอัตรากำลังงานสูงสุด สิ่งนี้มักจะเกิดขึ้นบ่อยสำหรับตัวต้านทานที่ใช้สตาร์ทเพื่อป้อนกำลังให้กับวงจรรวม SMPS

เมื่อ overheat ตัวต้านทานฟิล์มคาร์บอนอาจลดหรือเพิ่มความต้านทาน^[18] ตัวต้านทานฟิล์มคาร์บอนและองค์ประกอบคาร์บอนสามารถล้มเหลว (วงจรเปิด) ถ้าทำงานใกล้กับการกระจายความร้อนสูงสุดของมัน สิ่งนี้ยังเป็นไปได้แต่โอกาสน้อยสำหรับตัวต้านทานแบบฟิล์มโลหะและแบบลวดพัน

นอกจากนี้ ตัวต้านทานยังสามารถล้มเหลวได้เนื่องจากความเครียดทางกลและปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมที่ไม่พึงประสงค์ได้แก่ความชื้น ถ้าไม่ได้ปิดให้มิดชิด ตัวต้านทานลวดพันสามารถเป็นสนิมได้

ตัวต้านทานแบบติดบนพื้นผิวได้รู้กันว่าล้มเหลวเนื่องจากการซึมเข้าของกำมะถันเข้าไปในส่วนประกอบภายในของตัวต้านทาน กำมะถันนี้ทำปฏิกิริยาทางเคมีกับชั้นเงินเพื่อผลิตเงินซัลไฟด์ที่ไม่นำไฟฟ้า อิมพีแดนซ์ของตัวต้านทานสูงถึงอินฟินิตี้ ความต้านทานกำมะถันและตัวต้านทานที่ป้องกันการกัดกร่อนมีจำหน่ายในการใช้งานยานยนต์, อุตสาหกรรมและการทหาร. ASTM B809 เป็นมาตรฐานอุตสาหกรรมที่ทดสอบความไวต่อกำมะถันของชิ้นส่วนใด ๆ

ตัวต้านทานแบบปรับค่าได้จะ degrade ในลักษณะที่แตกต่างกัน โดยทั่วไปเกี่ยวข้องกับการสัมผ้สที่ไม่ดีระหว่างตัวกรีดและลำตัวของตัวต้านทาน สิ่งนี้อาจจะเกิดจากสิ่งสกปรกหรือการกัดกร่อนและเป็นที่รับรู้โดยทั่วไปว่าเป็น"เสียงแตก" เมื่อความต้านทานของหน้าสัมผ้สเกิดความผันผวน; สิ่งนี้จะสังเกตเห็นได้โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อตัวต้านทานถูกปรับค่า นี้จะคล้ายกับเสียงแตกที่เกิดจากการสัมผ้สที่ไม่ดีของสวิทช์ปิด/เปิด และก็เหมือนสวิทช์ โพเทนชิโอมิเตอร์จะมีขอบเขตความสามารถที่จะทำความสะอาดด้วยตนเองได้ : การหมุนตัวกรีดไปทั่ว ๆ ตัวต้านทานอาจช่วยให้หน้าสัมผัสติดต่อได้ดีขึ้น โพเทนชิโอมิเตอร์ซึ่งไม่ค่อยถูกปรับ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมที่สกปรกหรือรุนแรง ส่วนใหญ่มีแนวโน้มที่จะเกิดปัญหานี้ เมื่อการทำความสะอาดตัวเองของหน้าสัมผ้สมีไม่เพียงพอ การปรับปรุงมักจะสามารถทำได้โดยการใช้สเปรย์ contact cleaner (หรือเรียกว่า"tuner cleaner") เสียงแตกที่เกี่ยวข้องกับการหมุนแกนของโพเทนชิโอมิเตอร์ที่สกปรกในวงจรเสียง (เช่น volume control) จะถูกเน้นอย่างมากเมื่อเจอเข้ากับแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงที่ไม่พึงประสงค์ มักจะแสดงให้เห็นความล้มเหลวของตัวเก็บประจุที่ใช้บล็อกไฟตรงในวงจร

ดูเพิ่ม แก้ไข

การออกแบบวงจร
Dummy load
อิมพีแดนซ์
Iron-hydrogen resistor
Shot noise
Trimmer (electronics)

อ้างอิง แก้ไข

↑ "resistor". Longdo Dict.
↑ Farago, PS, An Introduction to Linear Network Analysis, pp. 18–21, The English Universities Press Ltd, 1961. doi:10.1080/00207216208937373.
↑ Wu, F Y (2004). "Theory of resistor networks: The two-point resistance". Journal of Physics A: Mathematical and General. 37 (26): 6653. doi:10.1088/0305-4470/37/26/004.
↑ Fa Yueh Wu; Chen Ning Yang (15 มีนาคม 2009). Exactly Solved Models: A Journey in Statistical Mechanics : Selected Papers with Commentaries (1963–2008). World Scientific. pp. 489–. ISBN 978-981-281-388-6. สืบค้นเมื่อ 14 พฤษภาคม 2012.
↑ Middleton, Wendy; Van Valkenburg, Mac E. (2002). Reference data for engineers: radio, electronics, computer, and communications (9 ed.). Newnes. pp. 5–10. ISBN 0-7506-7291-9.
↑ James H. Harter, Paul Y. Lin, Essentials of electric circuits, pp. 96–97, Reston Publishing Company, 1982 ISBN 0-8359-1767-3.
↑ ^7.0 ^7.1 ^7.2 ^7.3 ^7.4 ^7.5 ^7.6 Vishay Beyschlag Basics of Linear Fixed Resistors Application Note, Document Number 28771, 2008.
↑ C. G. Morris (ed.) Academic Press Dictionary of Science and Technology, Gulf Professional Publishing, 1992 ISBN 0-12-200400-0, page 360
↑ Principles of automotive vehicles. United States. Dept. of the Army. 1985. page 13-13.
↑ "Carbon Film Resistor". The Resistorguide. สืบค้นเมื่อ 10 มีนาคม 2013.
↑ "Thick Film and Thin Film" (PDF). Digi-Key (SEI). คลังข้อมูลเก่าเก็บจากแหล่งเดิม (PDF)เมื่อ 27 กันยายน 2011. สืบค้นเมื่อ 23 กรกฎาคม 2011.
↑ Kuhn, Kenneth A. "Measuring the Temperature Coefficient of a Resistor" (PDF). คลังข้อมูลเก่าเก็บจากแหล่งเดิม (PDF)เมื่อ 4 มีนาคม 2016. สืบค้นเมื่อ 18 มีนาคม 2010.
↑ "Alpha Electronics Corp. Metal Foil Resistors". Alpha-elec.co.jp. สืบค้นเมื่อ 22 กันยายน 2008.
↑ "Grid Resistors: High Power/High Current". Milwaukee Resistor Corporation. สืบค้นเมื่อ 14 พฤษภาคม 2012.
↑ "Decade Box – Resistance Decade Boxes". Ietlabs.com. สืบค้นเมื่อ 22 กันยายน 2008.
↑ Audio Noise Reduction Through the Use of Bulk Metal Foil Resistors – "Hear the Difference" (PDF). คลังข้อมูลเก่าเก็บจากแหล่งเดิม (PDF)เมื่อ 19 มกราคม 2013. สืบค้นเมื่อ 20 มีนาคม 2014., Application note AN0003, Vishay Intertechnology Inc, 12 July 2005.
↑ Walt Jung. "Chapter 7 – Hardware and Housekeeping Techniques" (PDF). Op Amp Applications Handbook. p. 7.11. ISBN 0-7506-7844-5.
↑ "Electronic components – resistors". Inspector's Technical Guide. US Food and Drug Administration. 16 มกราคม 1978. คลังข้อมูลเก่าเก็บจากแหล่งเดิมเมื่อ 3 เมษายน 2008. สืบค้นเมื่อ 11 มิถุนายน 2008.

แหล่งข้อมูลอื่น แก้ไข

"Resistor", Thaiio.com, คลังข้อมูลเก่าเก็บจากแหล่งเดิมเมื่อ 10 เมษายน 2009

[1] "resistor". Longdo Dict.

[2] Farago, PS, An Introduction to Linear Network Analysis, pp. 18–21, The English Universities Press Ltd, 1961. doi:10.1080/00207216208937373.

[3] Wu, F Y (2004). "Theory of resistor networks: The two-point resistance". Journal of Physics A: Mathematical and General. 37 (26): 6653. doi:10.1088/0305-4470/37/26/004.

[4] Fa Yueh Wu; Chen Ning Yang (15 มีนาคม 2009). Exactly Solved Models: A Journey in Statistical Mechanics : Selected Papers with Commentaries (1963–2008). World Scientific. pp. 489–. ISBN 978-981-281-388-6. สืบค้นเมื่อ 14 พฤษภาคม 2012.

[5] Middleton, Wendy; Van Valkenburg, Mac E. (2002). Reference data for engineers: radio, electronics, computer, and communications (9 ed.). Newnes. pp. 5–10. ISBN 0-7506-7291-9.

[6] James H. Harter, Paul Y. Lin, Essentials of electric circuits, pp. 96–97, Reston Publishing Company, 1982 ISBN 0-8359-1767-3.

[Vishay08-7] 7.0 ^7.1 ^7.2 ^7.3 ^7.4 ^7.5 ^7.6 Vishay Beyschlag Basics of Linear Fixed Resistors Application Note, Document Number 28771, 2008.

[8] C. G. Morris (ed.) Academic Press Dictionary of Science and Technology, Gulf Professional Publishing, 1992 ISBN 0-12-200400-0, page 360

[9] Principles of automotive vehicles. United States. Dept. of the Army. 1985. page 13-13.

[10] "Carbon Film Resistor". The Resistorguide. สืบค้นเมื่อ 10 มีนาคม 2013.

[Film_Comparison-11] "Thick Film and Thin Film" (PDF). Digi-Key (SEI). คลังข้อมูลเก่าเก็บจากแหล่งเดิม (PDF)เมื่อ 27 กันยายน 2011. สืบค้นเมื่อ 23 กรกฎาคม 2011.

[12] Kuhn, Kenneth A. "Measuring the Temperature Coefficient of a Resistor" (PDF). คลังข้อมูลเก่าเก็บจากแหล่งเดิม (PDF)เมื่อ 4 มีนาคม 2016. สืบค้นเมื่อ 18 มีนาคม 2010.

[13] "Alpha Electronics Corp. Metal Foil Resistors". Alpha-elec.co.jp. สืบค้นเมื่อ 22 กันยายน 2008.

[14] "Grid Resistors: High Power/High Current". Milwaukee Resistor Corporation. สืบค้นเมื่อ 14 พฤษภาคม 2012.

[15] "Decade Box – Resistance Decade Boxes". Ietlabs.com. สืบค้นเมื่อ 22 กันยายน 2008.

[16] Audio Noise Reduction Through the Use of Bulk Metal Foil Resistors – "Hear the Difference" (PDF). คลังข้อมูลเก่าเก็บจากแหล่งเดิม (PDF)เมื่อ 19 มกราคม 2013. สืบค้นเมื่อ 20 มีนาคม 2014., Application note AN0003, Vishay Intertechnology Inc, 12 July 2005.

[17] Walt Jung. "Chapter 7 – Hardware and Housekeeping Techniques" (PDF). Op Amp Applications Handbook. p. 7.11. ISBN 0-7506-7844-5.

[18] "Electronic components – resistors". Inspector's Technical Guide. US Food and Drug Administration. 16 มกราคม 1978. คลังข้อมูลเก่าเก็บจากแหล่งเดิมเมื่อ 3 เมษายน 2008. สืบค้นเมื่อ 11 มิถุนายน 2008.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]