مقاومت و انواع آن

کلمه مقاومت یک مفهوم اساسی در الکترونیک است که بر حرکت جریان الکتریکی در مدارها حاکم است. این ویژگی توسط موادی است که مانع از عبور جریان الکترون ها می شود .مقاومت ها دارای تنوع زیادی میباشند که هر کدام از آنها بسته به ویژگی هایشان در بخش های مختلف مدارها استفاده میشوند. در این مقاله به بررسی اصول اولیه مقاومت و انواع آن و نحوه تاثیر آن در مدارهای الکترونیکی به زبان ساده خواهیم پرداخت.

مقاومت چیست؟

مقاومت معیاری است که نشان می دهد جریان الکتریکی با چه شدتی از یک ماده عبور می کند. آن را به عنوان سدی در نظر بگیرید که میزان عبور جریان الکترون ها را در یک مدار کاهش می دهد. هر ماده ای مقدار مقاومت خاض خود را دارد ، در واقع  میتوان بیان کرد مقدارمقاومت بسته به ماده و خواص آن متفاوت است.

واحد اندازه گیری مقاومت:

واحد اندازه کیری مقاومت اهم است که جهت بیان ظرفیت های بالاتر از کیلو اهم و مگااهم  استفاده میگردد. یک کیلو اهم معادل با 1000 اهم و یک مگا اهم معادل یک میلیون اهم میباشد.

توان یا مقدار وات مقاومت :

همانطور که میدانید در اثر عبور جریان الکتریکی از مقاومت و یا هر قطعه دیگری ، بخشی از آن به حرارت تبدیل میشود . حال اگر میزان حرارت خیلی بالا رود ممکن است به مقاومت آسیب وارد شده و بسوزد . جهت جلوگیری از این موضوع طراحان مدارهای الکترونیکی نسبت به تعیین میزان توان حرارتی مقاومت اقدام میکنند . در اینجا از واحدی به نام وات استفاده میشود . مثلا مقاومت 1 کیلو اهم یک وات و یا مقاومت 1 کیلو اهم دو وات و یا مقاومت 1کیلو اهم یک چهارم و یا یک هشتم وات . هر چه مقدار وات بالاتر انتخاب شود میزان تحمل حرارت توسط مقاومت انتخابی بالاتر میباشد .

مقاومت و انواع آن

مقاومت های ثابت:

اولین نمونه از مقاومت و انواع آن نوع ثابت است .مقدار مقاومت ثابتی دارند که تغییر نمی کند. آنها ساده ترین نوع مقاومت ها هستند و معمولاً در مدارهای الکترونیکی برای کارهایی مانند تقسیم ولتاژ، محدود کردن جریان و تنظیم سیگنال استفاده می شوند. مقاومت‌های ثابت در اشکال و اندازه‌های مختلف،  وجود دارند.

مقاومت های متغیر:

دومین نمونه از مقاومت و انواع آن نوع متغیر آن است .این نوع مقاومت ها  که به عنوان پتانسیومتر یا رئوستا نیز شناخته می شوند، اجازه می دهند مقدار مقاومت به صورت دستی تنظیم شود. آنها یک محور متحرک دارند که می تواند با حرکت در طول عنصر مقاومتی، مقدار مقاومت را تغییر دهند. مقاومت های متغیر در کاربردهایی مانند کنترل صدا(ولوم ) ، سوئیچ های دیمر و …  مورد استفاده قرار می گیرند. البته بطور کلی میتوان مقاومت های متغیر را در دسته بندی دیگری نیز محسوب کرد . در این دسته بندی کلیه انواع مقاومت های متغیر مثل ترمیستورها و LDR ها نیز در دسته بندی مقاومت های متغیر  قرار میگیرند .

ترمیستورها:

در ادامه مبحث مقاومت و انواع آن به مقاومت های حساس به تغییرات دما  میرسیم .ترمیستورها مقاومت هایی هستند که مقاومت آنها با دما تغییر می کند. آنها را می توان به دو نوع طبقه بندی کرد: ترمیستورهای ضریب دمای مثبت (PTC) و ترمیستورهای ضریب دمای منفی (NTC). ترمیستورهای PTC با افزایش دما مقاومت شان افزایش  می یابد، در حالی که ترمیستورهای NTC با افزایش دما مقاومت کاهشی دارند. ترمیستورها در کاربردهای سنجش و کنترل دما  استفاده می شوند.

مقاومت های وابسته به نور (LDR):

در دسته بندی مقاومت و انواع آن به مقاومت های حساس به نور میرسیم .LDR ها که به عنوان مقاومت نوری نیز شناخته می شوند، مقاومت هایی هستند که مقاومت آنها با شدت نور تغییر می کند. در تاریکی مقاومت بالاتری دارند و با افزایش نور  مقاومت کمتری خواهند داشت. LDR ها در مدارهای حساس به نور مانند چراغ های اتوماتیک خیابان (فتوسل) ، کنترل نور دوربین و کنترل روشنایی نمایشگرها استفاده می شوند.

عوامل موثر بر مقاومت:

مواد:

مواد مختلف مقاومت های متفاوتی دارند که مقاومت ذاتی آنها را مشخص می کند. مواد با مقاومت بالا، مانند لاستیک و شیشه، مقاومت بالایی دارند، در حالی که مواد با مقاومت کم، مانند مس و نقره، مقاومت پایینی دارند.

طول:

طول هادی بر مقاومت آن تأثیر می گذارد. هادی های طولانی تر مقاومت بیشتری دارند زیرا الکترون ها در حین حرکت در مواد با برخورد و موانع بیشتری مواجه می شوند.

سطح مقطع:

سطح مقطع هادی نیز بر مقاومت آن تأثیر می گذارد. ماده هادی‌ پهن‌تر مقاومت کمتری دارند زیرا الکترون‌ها مسیرهای بیشتری برای عبور از مواد دارند و احتمال برخورد را کاهش می‌دهند.

دما:

دما بر مقاومت مواد به ویژه در مورد ترمیستورها تأثیر می گذارد. به طور کلی مقاومت هادی ها با دما افزایش می یابد در حالی که مقاومت نیمه هادی ها با دما کاهش می یابد.

کاربردهای مقاومت:

تقسیم ولتاژ:

در اینگونه مدارها برای تقسیم ولتاژ به مقدار های کمتر و مورد نیاز استفاده می شود. از این روش معمولاً در مدارهای حسگر، مبدل های آنالوگ به دیجیتال و بطور کلی کاهش  ولتاز منبع تغذیه مدار به مقدار مورد نیاز مثل بایاسینگ ترانزیستورها  استفاده می شود.

محدودیت جریان:

از مقاومت ها برای محدود کردن عبور جریان در مدارها، جلوگیری از آسیب دیدن قطعات و کنترل عملکرد دستگاه ها استفاده می شود. مقاومت‌های محدودکننده جریان معمولاً در مدارهای LED، درایورهای موتور و مدارهای شارژ باتری و …  استفاده می‌شوند.

تطبیق امپدانس مدار:

برای تنظیم سیگنال در مدارهای الکترونیکی مانند تقویت کننده ها، فیلترها و نوسانگرها و خیلی دیگر از مدارهای الکترونیکی  استفاده می شوند. تقریبا مداری را نمیتوان یافت که در آن از مقاومت استفاده نشده باشد . آنها دامنه، فرکانس و فاز سیگنال ها را برای برآوردن الزامات مدار تغییر می دهند.

سنجش دما:

ترمیستورها به عنوان سنسور دما در مدارهای الکترونیکی برای اندازه گیری و کنترل دما استفاده می شوند. آنها در کاربردهایی مانند کنترل کننده های دما، ترموستات ها و … استفاده می شوند.

مقاومت یک ویژگی اساسی مواد است که بر عبور جریان الکتریکی در مدارها تاثیر میگزارد و جلوی عبور جریان را میگیرد . با درک اصول اولیه مقاومت و انواع آن، عوامل موثر بر مقاومت و کاربردهای آن، می توانیم مدارهای الکترونیکی را با دقت طراحی و یا آنالیز کنیم.