선형 저항 설명: 초보자 가이드

전자공학을 처음 배우기 시작했을 때, 저항기가 무엇인지 궁금하셨을 겁니다. 간단히 말해, 저항기는 회로의 전류 흐름을 방해하거나 제한하는 데 사용되는 전자 부품입니다. 저항기는 어디에나 있습니다. 그들 가전제품, 스마트폰, 산업용 기계, 자동차 전자 장치, 심지어 의료 장비에서도 찾아볼 수 있습니다. 전압 조절, 전류 제어, 신호 처리와 같은 기본 작업을 위한 핵심 부품입니다. 어떤 기기가 이러한 기능을 갖추고 있다면, 그 기기는 존재하는 것입니다.

저항에는 여러 종류가 있으며, 각 종류는 고유한 용도를 가지고 있습니다. 회로도에서 다양한 저항은 해당 저항 기호로 표시됩니다. 일반적으로 저항은 선형 저항과 비선형 저항의 두 가지 주요 범주로 분류할 수 있습니다. 이 글에서는 선형 저항에 대해 중점적으로 살펴보겠습니다. 선형 저항의 정의, 주요 특성, 일반적인 유형, 그리고 비선형 저항과의 차이점을 살펴보겠습니다. 선형 저항에 대해 자세히 알아보겠습니다.

선형 저항기?

앞서 언급했듯이 선형 저항은 두 가지 주요 저항 유형 중 하나입니다. 선형 저항의 정상 작동 범위 내에서 전류와 전압은 옴의 법칙 V=I를 엄격히 따릅니다.×R(R은 상수)은 전압과 전류가 변해도 저항값 R이 일정하게 유지되므로 "선형" 저항이라고 합니다. 이 저항의 특성 곡선은 아래 그림과 같이 원점을 지나는 직선이며, 기울기는 1/R입니다.

실제 응용 분야에서 "선형"은 장치의 순간(동적) 저항 dV/dI가 예상 작동 범위 내에서 명목 저항과 일치한다는 것을 나타냅니다.

직관적인 수치적 예(두 가지 일반적인 저항 값):

선형 저항기의 특성

선형 저항기의 뛰어난 특성은 전자 회로에서 높은 신뢰성을 보장합니다. 다음은 설계 시 자주 확인해야 하는 몇 가지 주요 특성입니다.

1. 옴 특성(선형 Vi 동작)을 따르세요

의미: 전압은 전류에 정비례합니다. 특성 곡선은 직선입니다.

영향: 예측 가능한 전압 분배 비율, 바이어스 네트워크, 연산 증폭기 피드백 설계.

2. 일정한 저항값

의미: 작동 범위 내에서 저항은 전압이나 전류에 따라 달라지지 않습니다.

영향: 작업 지점이 안정적이며 측정이 반복 가능합니다.

3. 저항값 정확도(허용오차, ±0.1 %를 ±1 %를 ±5% 등)

의미: 명목 가치와 실제 가치 사이의 허용 편차.

영향: 전압 분배 및 증폭기 이득의 정확도. 고정밀 회로의 경우 저항은 ≤1%가 선택되었습니다. 일반 회로의 경우 5%면 충분합니다.

4. 온도계수(TCR, ppm/°C)

의미: 온도에 따라 저항이 변하는 정도. 금속 필름 저항기는 일반적으로 ±50ppm/°C, 탄소피막 저항기 ±200-500ppm/°C 및 호일 저항기는 다음과 같이 낮을 수 있습니다. ±5ppm/°C.

수식 : ΔR=R₀×TCR×ΔT

영향: 정밀 회로에는 저온 드리프트 저항이 필요합니다.

5. 정격 전력(와트, W)

의미: 저항기가 지속적으로 소비할 수 있는 최대 전력.

체크:  P=나²R=V²/R

영향: 과부하는 저항기의 발열이나 손상을 초래할 수 있습니다. 일반적으로 두 배의 여유를 두는 것이 좋습니다.

6. 정격 전압

의미: 저항기가 견딜 수 있는 최대 연속 전압.

영향: 고주파 또는 고저항 응용 분야에서는 전압 정격이 전력 정격보다 더 중요한 경우가 많습니다.

7. 전압 계수

의미: 전압에 따라 저항이 변하는 정도.

영향: 고정밀 전압 분배기 회로는 VCR이 매우 낮은 금속 필름/포일 저항기를 선택해야 합니다.

8. 고장 모드 및 신뢰성

의미: 과도한 전력, 습기, 황산화 등은 모두 저항기가 고장나는 원인이 될 수 있습니다.

영향: 산업 환경에서는 황화에 대한 저항성이 있고, 금속 산화물 필름이 있거나, 잘 패키징된 저항기를 선택해야 합니다.

선형 저항기의 종류

선형 저항기는 크게 고정 저항기와 가변 저항기, 두 가지 주요 범주로 나눌 수 있습니다. 두 저항기 모두 옴의 법칙을 엄격하게 따릅니다. 즉, 어떤 설정에서도 저항 값이 일정하게 유지됩니다. 고정 저항기는 영구적인 저항 값을 가집니다. 가변 저항기는 저항 값을 수동 또는 전자식으로 조절할 수 있습니다. 이제 이 두 가지 유형의 저항기가 어떻게 구분되는지 자세히 살펴보겠습니다!

고정 선형 저항기

가변 선형 저항기

선형 저항과 비선형 저항의 비교

이전에 선형 저항에 대한 관련 내용을 자세히 소개했습니다. 간단히 말해서, 선형 저항은 전압이 전류에 정비례한다는 옴의 법칙을 따릅니다. 다음으로, 비선형 저항과 선형 저항의 차이점을 설명하겠습니다.

우선, 비선형 저항기란 무엇인가요? 선형 저항과 달리 비선형 저항은 옴의 법칙을 엄격하게 따르지 않습니다. 저항 값은 전압, 전류 또는 온도, 빛과 같은 환경 조건에 따라 달라집니다. VI 곡선은 다음 그림과 같이 직선이 아닙니다.

일반적인 비선형 저항기에는 서미스터, 포토레지스터(LDR), 바리스터, 다이오드 등이 있습니다. 이러한 부품의 기능은 단순히 전류를 제한하는 것이 아니라 특정 동적 응답을 제공하는 것입니다.

요약하자면, 선형 저항기와 비선형 저항기의 차이는 다음과 같은 측면에서 나타날 수 있습니다.

1. 특성곡선

선형 저항기: 전압과 전류는 선형 관계를 가지며, VI 곡선은 직선입니다.

비선형 저항기: 전압과 전류의 관계는 비선형이며, VI 곡선은 곡선 또는 구간별 직선입니다.

2. 저항값 안정성

선형 저항기: 저항값은 일정하게 유지되며 외부 조건에 따라 크게 변하지 않습니다.

비선형 저항기: 저항 값은 전압, 전류 또는 환경에 따라 달라집니다.

3. 적용 시나리오

선형 저항기: 전류 제한, 전압 분배, 신호 조절 등 안정적인 저항 값이 필요한 회로에 사용하기 적합합니다.

비선형 저항기: 일반적으로 과전압 보호, 온도 감지, 광 감지 등의 시나리오에 사용됩니다.

4. 저항 기호

두 가지 모두 회로도에서 저항 기호로 표시되지만 다이오드와 서미스터와 같은 비선형 부품은 일반적으로 구별하기 위해 특수 기호를 사용합니다.

실제 응용 분야에서 다양한 유형의 저항기를 선택할 때, 회로에 필요한 저항기 기능에 따라 어떤 저항기를 사용할지 결정해야 합니다. 안정적이고 예측 가능한 성능이 필요한 경우 선형 저항을 선택해야 합니다. 온도, 빛, 전압의 변화에 ​​대응해야 하는 경우 비선형 저항을 사용해야 합니다. 그러면 요약 비교표를 보여드리겠습니다.

선형 저항기의 응용

전자 설계에서 가장 기본적인 수동 부품인 선형 저항의 적용 범위는 매우 광범위합니다. 아래에서는 몇 가지 일반적인 적용 사례를 소개합니다.

1. 회로의 전압 분할

선형 저항의 가장 일반적인 기능은 전압 분배입니다. 선형 저항을 사용하는 이유는 무엇일까요? 저항 값이 일정하게 유지되기 때문에 출력 비율을 예측할 수 있습니다. 선형 저항 쌍이나 그룹을 직렬로 연결하면 입력 전압을 더 작고 제어하기 쉬운 전압으로 나눌 수 있습니다.

예를 들어, 아날로그 회로에서는 선형 저항 분배기를 사용하여 센서 신호를 줄인 다음 ADC(아날로그-디지털 변환기)로 전송하는 경우가 많습니다.

2. LED 애플리케이션에서의 전류 제한

LED를 구동할 때 과도한 전류는 다이오드를 쉽게 손상시킬 수 있습니다. 이 경우 직렬로 연결된 선형 저항은 전류 제한기 역할을 할 수 있습니다.

예를 들어, LED 표시등 회로는 항상 선형 저항과 직렬로 연결됩니다. 다음 그림과 같이,

3. 전원 공급 장치의 부하 분산

전원 공급 회로에서 선형 저항기는 종종 여러 분기 간의 부하를 균형 잡는 데 사용됩니다.

4. 증폭기의 신호 조절

오디오 및 통신 시스템에서 선형 저항기는 신호 형성에 중요한 역할을 합니다.

결론

저항기는 전자공학의 기초입니다. 그들 간단해 보이지만 회로도의 저항 기호부터 선형 저항과 비선형 저항 사이의 실제 선택까지 디자인 결정 회로에서는 모두 중요합니다.

다양한 유형의 저항기를 명확하게 이해하는 것은 안정적이고 적응력 있는 시스템을 설계하는 데 도움이 됩니다. 간단히 말해, 선형이든 비선형이든 저항기의 적용을 완벽하게 이해하는 것은 안정적이고 효율적인 전자 제품을 만드는 데 핵심입니다.

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