Direnç Çeşitleri

Direnç çeşitleri, tüm elektronik bileşenlerin en temel ve yaygın olarak kullanılanıdır.

Çok küçük yüzey montajlı çip dirençlerinden büyük kablolu güç dirençlerine kadar, elektronik üreticisinin seçebileceği birçok farklı Direnç Çeşiti vardır .

Bir elektrik veya elektronik devre içindeki bir direncin temel görevi, “direnmek”tir oluşturdukları iletken malzeme türünü kullanarak elektronların (akım) akışını düzenlemek veya ayarlamaktır. Dirençler ayrıca, bir devre içinde gerilim düşürücüler, gerilim bölücüler veya akım sınırlayıcılar olarak hareket edebilen direnç ağları oluşturmak için çeşitli seri ve paralel kombinasyonlarda birbirine bağlanabilir.

direnç çeşitleri
Direnç

Dirençler, “Pasif Cihazlar” olarak adlandırılır yani hiçbir güç kaynağı veya amplifikasyon içermezler, ancak sadece içlerinden geçen voltaj veya akım sinyalini zayıflatır veya azaltırlar. Bu zayıflama, direnç içinden elektron akışına direndiği için elektrik enerjisinin ısı şeklinde kaybolmasına neden olur.

Daha sonra akımın akması için bir direncin iki terminali arasında bir potansiyel fark gereklidir. Bu potansiyel fark, kaybedilen enerjiyi dengeler. DC devrelerinde kullanıldığında, direnç voltaj düşüşü olarak da bilinen potansiyel fark, devre akımı dirençten geçerken terminaller arasında ölçülür.

Direnç türlerinin çoğu, Ohm Yasasına uydukları için bir elektrik akımı içlerinden geçtiğinde kendi aralarında voltaj düşüşü üreten doğrusal cihazlardır ve farklı direnç değerleri, farklı akım veya voltaj değerleri üretir. Bu, Elektronik devrelerde, akım akışını veya aralarında üretilen voltajı kontrol ederek veya azaltarak, bir voltajdan akıma ve akımdan voltaja dönüştürücü üretebileceğimiz için çok yararlı olabilir.

Binlerce farklı Direnç Türü vardır ve belirli özellikleri ve doğruluklarına göre: Yüksek Kararlılık, Yüksek Gerilim, Yüksek Akım vb. gibi belirli uygulama alanlarına uygun olduğu veya genel amaçlı dirençler olarak kullanıldığı için çeşitli şekillerde üretilirler.

Yaygın dirençlerle ilgili ortak özelliklerden bazıları şunlardır; Sıcaklık Katsayısı, Gerilim Katsayısı, Gürültü, Frekans Tepkisi, GüçSıcaklık Derecesi, Fiziksel Boyut ve Güvenilirlik .

Tüm Elektrik ve Elektronik devre şemalarında, sabit değerli bir direnç için en yaygın kullanılan sembol, direnç değeri Ohm, Ω olarak verilen “zikzak” tipi bir çizgidir. Dirençler, bir ohm’dan daha az ( <1Ω ) ile on milyonlarca ohm’un ( >10MΩ ) üzerinde bir değere kadar sabit direnç değerlerine sahiptir.

Sabit dirençlerin yalnızca tek bir direnç değeri vardır, örneğin 100Ω, ancak değişken dirençler (potansiyometreler) sıfır ile maksimum değerleri arasında sonsuz sayıda direnç değeri sağlayabilir.

Standart Direnç Sembolleri

direnç çeşitleri

Bir Direnç için şematik ve elektrik çizimlerinde yaygın olarak kullanılan sembol, “zikzak” tipi bir çizgi veya dikdörtgen bir kutu olabilir.

Tüm modern sabit değerli dirençler dört geniş gruba ayrılabilir:

  • Karbon Bileşimli Direnç  – Karbon tozu veya grafit macunundan yapılmıştır, düşük watt değerleri vardır.
  • Film veya Sermet Direnç  – İletken metal oksit macundan yapılmıştır, çok düşük watt değerleri vardır.
  • Tel sargılı Direnç  – Soğutucu montajı için metalik gövdelere sahiptir, çok yüksek watt değerleri vardır.
  • Yarı İletken Direnç  – Yüksek frekans/hassas yüzey montajlı ince film teknolojisi kullanılır.

Her grup için farklı yapım stillerine sahip çok çeşitli sabit ve değişken direnç tipleri mevcuttur ve her birinin diğerlerine göre kendine has özellikleri, avantajları ve dezavantajları vardır. Tüm türleri dahil etmek, bu bölümü çok büyük hale getirecektir, bu yüzden bu içeriği en yaygın kullanılan ve kolayca temin edilebilen genel amaçlı direnç türleri ile sınırlayacağız.

Direnç Çeşitleri

Bileşik(Composite) Direnç Çeşitleri

Karbon Dirençler

Karbon Dirençler, kompozisyon dirençlerinin en yaygın türüdür. Karbon dirençler, elektrik ve elektronik devrelerde kullanılan ucuz, genel amaçlı dirençtir. 

direnç çeşitleri
Karbon Direnç

Direnç elemanları, ince öğütülmüş karbon tozu veya grafit (kalem ucuna benzer) ve iletken olmayan seramik (kil) tozu karışımından üretilir ve tüm materyaller küçük bir alanda bir birine sıkıştırılır.

Karbon tozunun seramiğe (iletkenden yalıtkana) oranı, karışımın genel direnç değerini belirler ve karbon oranı ne kadar yüksek olursa, toplam direnç o kadar düşük olur. Karışım, gösterildiği gibi elektrik bağlantısını sağlamak için her bir uca metal teller veya uçlar eklenmiş, bir dış yalıtım malzemesi ve direnç değerini belirtmek için renk kodlu işaretlerle kaplanmadan önce silindirik bir şekle kalıplanmıştır.

direnç çeşitleri
Karbon Direnç Yapısı

Karbon bileşik dirençleri yüksek frekanslı uygulamalar için idealdir çünkü düşük indüktansa sahiptirler. Fakat sıcaklığı yüksek ise sinyalde gürültü yapmaya başlar ya da doğruluğu bozulabilir. Karbon bileşik dirençler genellikle bir “CR” notasyonu (örneğin, CR10kΩ ) ile ön eklidir ve güç ile E6 ( ± %20 tolerans (doğruluk) ), E12 ( ± %10 tolerans) ve E24 ( ± %5 tolerans) paketlerinde mevcuttur. 0,250 veya 1/4 Watt’tan 5 Watt’a kadar derecelendirilir.

Karbon bileşik direnç tiplerinin yapımı çok ucuzdur ve bu nedenle elektrik devrelerinde yaygın olarak kullanılır. Ancak, üretim süreçleri nedeniyle karbon tipi dirençler çok büyük toleranslara sahiptir, bu nedenle daha hassas ve yüksek değerli dirençler için bunun yerine film tipi dirençler kullanılır.

Film Tipi Dirençler

Film Dirençler genel terimi, genellikle nikel gibi saf metallerin veya kalay oksit gibi bir oksit filmin yalıtkan bir seramik çubuk üzerine yerleştirilmesiyle yapılan Metal Film , Karbon Film ve Metal Oksit Film direnç türlerinden oluşur.

Film Direnç
Film Direnç

Direncin direnç değeri, biriktirilen filmin istenen kalınlığı artırılarak kontrol edilir ve bunlara “kalın film dirençleri” veya “ince film dirençleri” adları verilir.

Bir kez yerleştirildikten sonra, bu filme yüksek hassasiyetli bir spiral sarmal oluk tipi deseni kesmek için bir lazer kullanılır.

Bu üretim yöntemi, daha basit karbon bileşimi türlerine kıyasla çok daha yakın tolerans dirençlerine (%1 veya daha az) izin verir. Bir direncin toleransı, tercih edilen değer (yani 100 ohm) ile gerçek üretilen değeri, yani 103.6 ohm arasındaki farktır ve yüzde olarak ifade edilir, örneğin %5, %10 vb. ve bizim örneğimizde gerçek tolerans %3.6’dır. Film tipi dirençler ayrıca diğer tiplere kıyasla çok daha yüksek bir maksimum omik değer elde eder ve 10MΩ (10 Milyon Ohm) üzerindeki değerler mevcuttur.

direnç çeşitleri
Film Direnç Yapısı

Metal Film Dirençler , karbon eşdeğerlerinden çok daha iyi sıcaklık kararlılığına ve daha düşük gürültüye sahiptir ve genellikle yüksek frekans veya radyo frekansı uygulamaları için kullanılırlar. Metal Oksit Dirençler, eşdeğer metal film dirençlerinden çok daha yüksek bir sıcaklık derecesi ile daha iyi yüksek aşırı akım kapasitesine sahiptir.

Yaygın olarak Kalın Film Direnci olarak bilinen başka bir film direnç türü, bir alüminyum seramik substrat üzerine Cermet adı verilen çok daha kalın bir iletken CERamic ve METal macununun bırakılmasıyla üretilir. Sermet dirençler, metal film dirençlere benzer özelliklere sahiptir ve genellikle küçük yüzey montajlı çip tipi dirençler, pcb’ler için tek bir pakette çok dirençli ağlar ve yüksek frekanslı dirençler yapmak için kullanılır. İyi sıcaklık kararlılığına, düşük gürültüye ve iyi voltaj değerlerine sahiptirler, ancak düşük aşırı akım özelliklerine sahiptirler.

Metal Film Dirençlerin önüne bir “MFR” notasyonu (örneğin, MFR100kΩ ) ve Karbon Film türleri için bir CF eklenir . Metal film dirençleri, E24 (±%5 ve ±%2 toleranslar), E96 (±%1 tolerans) ve E192 (±%0,5, ±%0,25 ve ±%0,1 toleranslar) paketlerinde 0,05 (1/) güç dereceli olarak mevcuttur) bir Watt’ın 1/2 Watt’a kadar.

Wirewound Direnç Çeşitleri

Wirewound Direnç(metal direnç-taş direnç) adı verilen başka bir direnç türü, ince bir metal alaşımlı tel (Nikrom) veya benzer bir telin, yukarıdaki film direncine benzer bir spiral sarmal biçiminde bir yalıtkan seramik oluşturucuya sarılmasıyla yapılır.

direnç çeşitleri
Wirewound Direnç

Bu tip dirençler genellikle sadece çok düşük omik yüksek hassasiyet değerlerinde ( 0.01Ω ila 100kΩ arası ) mevcuttur, çünkü telin ölçüsü ve öncekinde mümkün olan dönüş sayısı, onları ölçüm devrelerinde ve Wheatstone köprü tipi uygulamalarda kullanım için ideal kılar. .

Ayrıca, 300 Watt’ı aşan güç derecelerine sahip aynı omik değere sahip diğer dirençlerden çok daha yüksek elektrik akımlarını işleyebilirler. Bu yüksek güçlü dirençler, ısı kaybını ve soğutmayı sağlayabilmek için toplam yüzey alanlarını artırmak için kanatçıklar takılı bir alüminyum ısı emici gövdesine kalıplanır veya preslenir.

Bu özel direnç türleri, üretilen ısıyı daha da dağıtmak için fiziksel olarak soğutuculara veya metal plakalara monte edilmek üzere tasarlandıkları için “Şasiye Monte Dirençler” olarak adlandırılır. Direncin bir soğutucu üzerine monte edilmesi, akım taşıma yeteneklerini daha da artırır.

Başka bir kablolu direnç türü, Güç Kablolu Dirençtir. Bunlar, direnç bankalarında veya DC motor/servo kontrol ve dinamik fren uygulamalarında kullanım için genellikle camsı veya cam epoksi emaye ile kaplanmış yüksek sıcaklık, yüksek güçlü endüktif olmayan direnç türleridir. Düşük voltajlı alan veya kabin ısıtıcıları olarak bile kullanılabilirler.

Endüktif olmayan direnç teli, alaşım tellerin sıcakken hareket etmesini önlemek için mika ile kaplanmış seramik veya porselen bir borunun etrafına sarılır. Tel sargılı dirençler, çeşitli direnç ve güç değerlerinde mevcuttur ve güç tel sargılı direncin bir ana kullanımı, her bir elemanın 1000 Watt’a kadar dağılmasıyla, içinden akan elektrik akımını ısıya dönüştüren bir elektrikli yangının elektrikli ısıtma elemanlarındadır, ( 1kW) enerji.

Standart tel sargılı dirençlerin teli, direnç gövdesinin içindeki bir bobine sarıldığından, bir indüktör gibi hareket ederek direncin yanı sıra endüktansa da sahip olmalarına neden olur. Bu, özellikle daha büyük boyutlu dirençlerde yüksek frekanslarda bir faz kayması üreterek direncin AC devrelerinde davranış şeklini etkiler. Dirençteki ve uçlardaki gerçek direnç yolunun uzunluğu, “görünür” DC direnci ile seri olarak endüktansa katkıda bulunur ve bu da Z Ohm’luk bir genel empedans yolu ile sonuçlanır .

Empedans ( Z ), ohm cinsinden ölçülen direnç ( R ) ve endüktansın ( X ) birleşik etkisidir ve bir seri AC devresi için  Z 2  = R 2  + X 2 olarak verilir.

AC devrelerinde kullanıldığında bu endüktans değeri frekansla değişir (endüktif reaktans, X L  = 2πƒL ) ve dolayısıyla direncin toplam değeri değişir. Endüktif reaktans frekansla artar ancak DC’de sıfırdır (sıfır frekans). Bu durumda, tel sargılı dirençler, direnç boyunca frekansın değiştiği AC veya amplifikatör tipi devrelerde tasarlanmamalı veya kullanılmamalıdır. Ancak, özel endüktif olmayan tel sargılı dirençler de mevcuttur.

direnç çeşitleri
Wirewound Direnç Yapısı

Wirewound direnç tipleri, bir “WH” veya “W” notasyonu ile (örn. WH10Ω ) ön eklidir ve WH alüminyum kaplı pakette (±%1, ±%2, ±%5 ve ±%10 tolerans) veya W camsı olarak mevcuttur. 1W ila 300W veya daha fazla güç derecesine sahip emaye paketlerde de sunulur (±%1, ±%2 ve ±%5 tolerans).

Özetle

Düşük maliyetli, büyük toleranslı, genel amaçlı karbon tipi dirençlerden düşük toleranslı, yüksek maliyetli, hassas film dirençlerine ve ayrıca yüksek güçlü, tel sargılı seramik dirençlere kadar birçok farklı direnç türü mevcuttur. Bir direnç, belirli bir yol boyunca akımın akışını düzenler, engeller veya ayarlar veya bir elektrik devresinde bir voltaj düşüşü uygulayabilir.

Bir direncin direnç değeri, akım akışını sınırlama yeteneği, her biri bir Ohm’dan daha az olan bir Ohm’dan milyonlarca Ohm’a (Mega-Ohm’lar) kadar değişen Ohm’larda ( Ω ) ölçülür. Dirençler sabit bir değerde olabilir, örneğin: 100 Ohm, ( 100Ω ) veya 0 ila 100Ω gibi değişken.

DC devrelerde çok yüksek frekanslarda besleme frekansı ne olursa olsun, bir direnç her zaman aynı direnç değerine sahip olacaktır ve tüm dirençlerin ortak bir yanı vardır, bir devredeki Ohm’daki direnç değerleri DAİMA pozitif olacaktır ve asla negatif olmayacaktır.

Bir elektrik veya elektronik devre içindeki bir direncin kullanımları ve uygulamaları, bir veya daha fazla direnç türü kullanılarak tasarlanmış hemen hemen her elektronik devre ile çok geniş ve çeşitlidir. Dirençler yaygın olarak akım sınırlama, bipolar transistörler gibi yarı iletken cihazlara uygun kontrol voltajları sağlama, LED’leri veya diğer yarı iletken cihazları aşırı akım hasarından koruma ve ayrıca bir ses veya filtre devresindeki frekans tepkisini ayarlama veya sınırlama gibi amaçlar için kullanılır.

Dijital devrelerde, bir dijital mantık yongasının giriş pinindeki voltajı yukarı çekmek veya aşağı çekmek için veya bir voltaj bölücü ağ oluşturmak için iki direnci seri olarak yerleştirerek bir devredeki bir noktada voltajı kontrol etmek için farklı tipte dirençler kullanılabilir.

Dirençler hakkında bir sonraki öğreticide, en yaygın tanımlama yöntemi olan direncin gövdesi etrafındaki Renk Kodlarının ve renk bantlarının kullanılması olan farklı türdeki sabit dirençlerin direnç değerini belirlemenin farklı yollarına bakacağız.