रैखिक प्रतिरोधक की व्याख्या: शुरुआती मार्गदर्शिका

शायद जब आपने पहली बार इलेक्ट्रॉनिक्स सीखना शुरू किया था, तो आपने भी सोचा होगा: रेसिस्टर क्या होता है? आसान शब्दों में, रेसिस्टर एक इलेक्ट्रॉनिक घटक होता है जिसका इस्तेमाल किसी सर्किट में करंट के प्रवाह को बाधित या सीमित करने के लिए किया जाता है। रेसिस्टर हर जगह मौजूद होते हैं। वे घरेलू उपकरणों, स्मार्टफ़ोन, औद्योगिक मशीनों, ऑटोमोटिव इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों और यहाँ तक कि चिकित्सा उपकरणों में भी ये पाए जा सकते हैं। ये वोल्टेज विनियमन, धारा नियंत्रण या सिग्नल कंडीशनिंग जैसे बुनियादी कार्यों के लिए मुख्य घटक हैं। जब तक किसी उपकरण में यह कार्य होता है, तब तक वह अस्तित्व में रहता है।

प्रतिरोधक कई प्रकार के होते हैं, और प्रत्येक प्रकार का अपना विशिष्ट अनुप्रयोग होता है। परिपथ आरेखों में, विभिन्न प्रतिरोधकों को उनके संगत प्रतिरोध प्रतीकों द्वारा भी दर्शाया जाता है। सामान्यतः, प्रतिरोधकों को दो प्रमुख श्रेणियों में वर्गीकृत किया जा सकता है: रैखिक प्रतिरोधक और अरैखिक प्रतिरोधक। नीचे, यह लेख रैखिक प्रतिरोधकों पर केंद्रित होगा, जिसमें उनकी परिभाषा, मुख्य विशेषताएँ, सामान्य प्रकार और अरैखिक प्रतिरोधकों से उनके अंतर शामिल हैं। आइए उनके बारे में जानें।

एचएमबी क्या है? एक रैखिक प्रतिरोधक?

जैसा कि पहले बताया गया है, रैखिक प्रतिरोधक दो प्रमुख प्रकार के प्रतिरोधकों में से एक हैं। एक रैखिक प्रतिरोधक की सामान्य परिचालन सीमा में, धारा और वोल्टेज ओम के नियम V=I का सख्ती से पालन करते हैं।×R (जहाँ R एक स्थिरांक है)। इसे "रैखिक" प्रतिरोधक इसलिए कहा जाता है क्योंकि वोल्टेज और धारा में परिवर्तन होने पर इसका प्रतिरोध मान R स्थिर रहता है। इसका अभिलाक्षणिक वक्र मूल बिंदु से होकर गुजरने वाली एक सीधी रेखा है, जिसका ढाल 1/R है, जैसा कि निम्नलिखित आकृति में दिखाया गया है।

व्यावहारिक अनुप्रयोगों में, "रैखिक" यह दर्शाता है कि उपकरण का तात्कालिक (गतिशील) प्रतिरोध dV/dI अपेक्षित प्रचालन सीमा के भीतर उसके नाममात्र प्रतिरोध के अनुरूप है।

सहज संख्यात्मक उदाहरण (दो सामान्य प्रतिरोध मान) :

रैखिक प्रतिरोधकों की विशेषताएँ

रैखिक प्रतिरोधकों की उल्लेखनीय विशेषताएँ उन्हें इलेक्ट्रॉनिक परिपथों में अत्यधिक विश्वसनीय बनाती हैं। नीचे कुछ प्रमुख विशेषताएँ सूचीबद्ध हैं जिनकी डिज़ाइन में अक्सर जाँच की आवश्यकता होती है:

1. ओम विशेषता का पालन करें (रैखिक Vi व्यवहार)

अर्थ: वोल्टेज धारा के समानुपाती होता है। अभिलक्षणिक वक्र एक सीधी रेखा होती है।

प्रभाव: पूर्वानुमानित वोल्टेज विभाजन अनुपात, पूर्वाग्रह नेटवर्क, परिचालन एम्पलीफायर फीडबैक डिजाइन।

2. स्थिर प्रतिरोध मान

अर्थ: कार्य सीमा के भीतर, प्रतिरोध वोल्टेज या धारा पर निर्भर नहीं करता है।

प्रभाव: कार्य बिंदु स्थिर है और मापन दोहराया जा सकता है।

3. प्रतिरोध मान सटीकता (सहिष्णुता, ±0.1% ±1% ±5%, आदि)

अर्थ: नाममात्र मूल्य और वास्तविक मूल्य के बीच स्वीकार्य विचलन।

प्रभाव: वोल्टेज विभाजन और प्रवर्धक लाभ की सटीकता। उच्च-परिशुद्धता परिपथों के लिए, प्रतिरोधकों ≤1% का चयन किया जाता है। साधारण सर्किट के लिए, 5% पर्याप्त है।

4. तापमान गुणांक (टीसीआर, पीपीएम/°C)

अर्थ: तापमान के साथ प्रतिरोध में परिवर्तन की डिग्री। धातु फिल्म प्रतिरोधक आमतौर पर ±50 पीपीएम/°सी, कार्बन फिल्म प्रतिरोधक ±200-500 पीपीएम/°सी, और पन्नी प्रतिरोधक कम से कम हो सकते हैं ±5 पीपीएम/°C.

फॉर्मूला: ΔR=R₀×TCR×ΔT

प्रभाव: परिशुद्ध सर्किट के लिए कम तापमान बहाव प्रतिरोधों की आवश्यकता होती है।

5. रेटेड शक्ति (वाट, डब्ल्यू)

अर्थ: वह अधिकतम शक्ति जो एक प्रतिरोधक लगातार उपभोग कर सकता है।

चेक:  पी=आई²आर=वी²/R

प्रभाव: ओवरलोड के कारण रेसिस्टर गर्म हो सकता है या क्षतिग्रस्त भी हो सकता है। आमतौर पर, दो गुना का मार्जिन चुना जाता है।

6. रेटेड वोल्टेज

अर्थ: अधिकतम निरंतर वोल्टेज जिसे एक प्रतिरोधक सहन कर सकता है।

प्रभाव: उच्च आवृत्ति या उच्च प्रतिरोध अनुप्रयोगों में, वोल्टेज रेटिंग अक्सर पावर रेटिंग से अधिक महत्वपूर्ण होती है।

7. वोल्टेज गुणांक

अर्थ: वोल्टेज के साथ प्रतिरोध किस सीमा तक बदलता है।

प्रभाव: उच्च परिशुद्धता वोल्टेज विभाजक सर्किटों को अत्यंत कम VCR वाले धातु फिल्म/पन्नी प्रतिरोधकों का चयन करने की आवश्यकता होती है।

8. विफलता के तरीके और विश्वसनीयता

अर्थ: अत्यधिक बिजली, नमी, सल्फेशन आदि सभी प्रतिरोधकों के विफल होने का कारण बन सकते हैं।

प्रभाव: औद्योगिक वातावरण में, ऐसे प्रतिरोधकों का चयन किया जाना चाहिए जो सल्फाइडेशन के प्रति प्रतिरोधी हों, जिन पर धातु ऑक्साइड फिल्म हो या जो अच्छी तरह से पैक किए गए हों।

रैखिक प्रतिरोधकों के प्रकार

रैखिक प्रतिरोधकों को मोटे तौर पर दो मुख्य श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है: स्थिर प्रतिरोधक और परिवर्ती प्रतिरोधक। दोनों प्रकार के प्रतिरोधक ओम के नियम का सख्ती से पालन करते हैं, अर्थात, किसी भी सेटिंग में उनके प्रतिरोध मान स्थिर रहते हैं। एक स्थिर प्रतिरोधक का एक स्थायी प्रतिरोध मान होता है। परिवर्ती प्रतिरोधकों के प्रतिरोध मान को मैन्युअल या इलेक्ट्रॉनिक रूप से समायोजित किया जा सकता है। अब, आइए इन दो प्रकार के प्रतिरोधकों को किन श्रेणियों में विभाजित किया गया है, इस पर करीब से नज़र डालें!

स्थिर रैखिक प्रतिरोधक

परिवर्तनीय रैखिक प्रतिरोधक

रैखिक और अरैखिक प्रतिरोधकों के बीच तुलना

पहले, हम रैखिक प्रतिरोध से संबंधित प्रासंगिक सामग्री का विस्तृत परिचय दे चुके हैं। सरल शब्दों में, रैखिक प्रतिरोधक ओम के नियम का पालन करते हैं, जिसके अनुसार वोल्टेज धारा के समानुपाती होता है। आगे, हम अरैखिक प्रतिरोधकों और रैखिक प्रतिरोधकों के बीच अंतर समझाएँगे।

सबसे पहले, नॉनलाइनियर रेसिस्टर क्या है? रैखिक प्रतिरोधकों के विपरीत, अरैखिक प्रतिरोधक ओम के नियम का कड़ाई से पालन नहीं करते हैं। उनके प्रतिरोध मान वोल्टेज, धारा या तापमान और प्रकाश जैसी पर्यावरणीय परिस्थितियों के साथ बदलते रहते हैं। उनके VI वक्र एक सीधी रेखा नहीं होते, जैसा कि निम्नलिखित चित्र में दिखाया गया है:

विशिष्ट अरैखिक प्रतिरोधकों में थर्मिस्टर, फोटोरेसिस्टर (एलडीआर), वैरिस्टर, डायोड आदि शामिल हैं। इन घटकों का कार्य केवल धारा को सीमित करना नहीं है; वे विशिष्ट गतिशील प्रतिक्रियाएं भी प्रदान करते हैं।

संक्षेप में, रैखिक और गैर-रैखिक प्रतिरोधों के बीच अंतर निम्नलिखित पहलुओं में परिलक्षित हो सकता है:

1. अभिलक्षणिक वक्र

रैखिक प्रतिरोधक: वोल्टेज और धारा का संबंध रैखिक होता है, तथा VI वक्र एक सीधी रेखा होती है।

अरैखिक प्रतिरोधक: वोल्टेज और धारा के बीच संबंध अरेखीय है, और VI वक्र एक वक्र या एक टुकड़ावार सीधी रेखा है।

2. प्रतिरोध मान स्थिरता

रैखिक प्रतिरोधक: प्रतिरोध का मान स्थिर रहता है और बाह्य परिस्थितियों के साथ इसमें कोई महत्वपूर्ण परिवर्तन नहीं होता।

अरैखिक प्रतिरोधक: प्रतिरोध का मान वोल्टेज, धारा या वातावरण के साथ बदलता रहता है।

3. आवेदन परिदृश्य

रैखिक प्रतिरोधक: ऐसे सर्किटों में उपयोग के लिए उपयुक्त है जिनमें स्थिर प्रतिरोध मानों की आवश्यकता होती है, जैसे धारा सीमा, वोल्टेज वितरण और सिग्नल विनियमन।

अरैखिक प्रतिरोधक: आमतौर पर ओवरवोल्टेज संरक्षण, तापमान का पता लगाने और प्रकाश संवेदन जैसे परिदृश्यों में उपयोग किया जाता है।

4. प्रतिरोधक प्रतीक

सर्किट आरेखों में दोनों को प्रतिरोधक प्रतीक द्वारा दर्शाया जाता है, लेकिन डायोड और थर्मिस्टर जैसे गैर-रेखीय घटकों को अलग करने के लिए आमतौर पर विशेष प्रतीक होते हैं।

व्यावहारिक अनुप्रयोगों में विभिन्न प्रकार के प्रतिरोधकों का चयन करते समय, हमें सर्किट द्वारा आवश्यक प्रतिरोधक कार्य के आधार पर यह निर्धारित करना होगा कि किस प्रतिरोधक का उपयोग करना है। यदि स्थिर और पूर्वानुमानित प्रदर्शन की आवश्यकता हो, तो रैखिक प्रतिरोधक का चयन किया जाना चाहिए। यदि तापमान, प्रकाश और वोल्टेज में परिवर्तन के प्रति प्रतिक्रिया करना आवश्यक हो, तो अरैखिक प्रतिरोधक का उपयोग किया जाना चाहिए। तो, यहां एक सारांश तुलना तालिका दी गई है।

रैखिक प्रतिरोधकों के अनुप्रयोग

इलेक्ट्रॉनिक डिज़ाइन में सबसे बुनियादी निष्क्रिय घटक होने के नाते, रैखिक प्रतिरोधकों का अनुप्रयोग निश्चित रूप से बहुत व्यापक है। नीचे, हम कुछ विशिष्ट अनुप्रयोग उदाहरण सूचीबद्ध करते हैं:

1. एक सर्किट में वोल्टेज विभाजन

रैखिक प्रतिरोधक का सबसे सामान्य कार्य वोल्टेज विभाजन है। रैखिक प्रतिरोधकों का उपयोग क्यों करें? चूँकि इनका प्रतिरोध मान स्थिर रहता है, इसलिए आउटपुट अनुपात का अनुमान लगाया जा सकता है। रैखिक प्रतिरोधकों के एक जोड़े या समूह को श्रेणीक्रम में जोड़कर, इनपुट वोल्टेज को छोटे और अधिक नियंत्रणीय वोल्टेज में विभाजित किया जा सकता है।

उदाहरण के लिए, एनालॉग सर्किट में, रैखिक प्रतिरोधक विभाजक का उपयोग अक्सर सेंसर सिग्नल को कम करने और फिर इसे एडीसी (एनालॉग-टू-डिजिटल कनवर्टर) को भेजने के लिए किया जाता है।

2. एलईडी अनुप्रयोगों में धारा सीमा

एलईडी चलाते समय, अत्यधिक धारा डायोड को आसानी से क्षतिग्रस्त कर सकती है। ऐसी स्थिति में, श्रेणीक्रम में जुड़ा एक रैखिक प्रतिरोधक धारा सीमक का कार्य कर सकता है।

उदाहरण के लिए, एलईडी संकेतक प्रकाश परिपथ हमेशा एक रैखिक प्रतिरोधक के साथ श्रेणीक्रम में जुड़ा होता है। जैसा कि निम्नलिखित चित्र में दिखाया गया है,

3. बिजली आपूर्ति में भार संतुलन

विद्युत आपूर्ति सर्किट में, रैखिक प्रतिरोधकों का उपयोग अक्सर कई शाखाओं के बीच भार को संतुलित करने के लिए किया जाता है।

4. एक एम्पलीफायर में सिग्नल कंडीशनिंग

ऑडियो और संचार प्रणालियों में, रैखिक प्रतिरोधक सिग्नल को आकार देने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।

निष्कर्ष

प्रतिरोधक इलेक्ट्रॉनिक्स की नींव हैं। वे यह सरल प्रतीत होता है, लेकिन सर्किट आरेख पर प्रतिरोधक प्रतीक से लेकर रैखिक प्रतिरोधक और अरैखिक प्रतिरोधक के बीच वास्तविक विकल्प तक, प्रत्येक डिजाइन निर्णय सर्किट में, सभी महत्वपूर्ण हैं।

विभिन्न प्रकार के प्रतिरोधकों को स्पष्ट रूप से समझना हमारे लिए स्थिर और अनुकूलनीय प्रणालियाँ डिज़ाइन करने के लिए लाभदायक है। संक्षेप में, प्रतिरोधकों के अनुप्रयोग में निपुणता, चाहे वे रैखिक हों या अरैखिक, विश्वसनीय और कुशल इलेक्ट्रॉनिक उत्पाद बनाने की कुंजी है।

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