저항기
1. 개요
抵抗器 / resistor
저항을 얻기 위해 전기 회로 등에 사용되는 부품.
보통 '저항'이라고 많이 부르지만 정식 명칭은 '저항기'이다.
2. 종류
저항값 변경 가능 여부에 따라 저항값이 고정된 고정 저항기와, 저항값을 임의로 바꿀 수 있는 가변 저항기로 나뉜다.
2.1. 고정 저항기
Fixed resistor라고 부른다.이름처럼 저항값이 고정돼 변하지 않는다. 만약 고정 저항기의 저항이 변했다면 파손된 것이다. 보통 열에 의해 저항을 발생시키는 물질이 산화하거나 승화하면서 파손되며 대체로 저항값이 높아지므로 한 번 파손이 시작된 저항은 급격히 열이 치솟으면서 소자가 파괴, 회로가 끊어진다. 단 SMD타입의 저항 일부는 파손시 저항값이 0이 되는 경우(쇼트)가 있다. 교체는 간단한 편이다. 스루홀타입과 SMD타입으로 구분할 수 있다.
우리가 흔히 생각하는 살구색의 저항은 스루홀타입의 탄소피막저항이며, 색띠[1]를 통해 저항값을 표기한다.
4층 이상 다층기판 PCB에서는 SMD타입의 저항을 사용한다. 스루홀 타입보다 PCB설계가 유연해지고(스루홀은 레이어 전체를 뚫고 내려가지만 SMD는 표면 1층만 점유한다), 조립시 불량률이 낮고(스루홀은 자삽기가 저항을 홀에 정확히 꽂아넣어야 하지만 SMD는 조금 비뚤어져도 괜찮다), 공간도 절약되기 때문이다. SMD타입 저항은 색띠가 아닌 숫자로 표기하며 읽는 법은 색띠와 같고 오차값은 표기하지 않는다(제품 포장에 표기). 제일 흔한 건 5%오차를 가진 J급.
스루홀 저항기처럼 생겼고 색띠도 있지만 연두색 또는 청록색인 부품은 저항기가 아닌 인덕터이므로 혼동하지 말아야 한다. 단, 똑같이 초록색 계열이지만 표면이 매끈하지 않고 거친 부품은 인덕터가 아닌 1W 이상의 권선 저항기이다.
2.1.1. 색띠 표기법
색띠는 오차를 표시하는 금/은색 띠를 오른쪽으로 가게 한 상태에서 왼쪽부터 순서대로 첫 번째 띠, 두 번째 띠, 10의 제곱수(곱셈수), 오차 순(4색띠 저항)이고 5색띠는 세 번째 숫자까지 있는 것으로 정밀저항이다. 6색띠는 온도 보정치 값까지 표기한 것. 이보다 정밀한 저항은 색띠가 아닌 숫자로 표기한다. 만약 색띠가 세 개뿐이라면 오차가 20%인 저항인데, 거의 볼 일은 없다.
예:
4색띠 : 갈-초-주-금 이면 1 - 5 - ×1kΩ - ±5% (J)이므로 15kΩ±5%인 J급 저항
5색띠 : 주-흰-검-빨-갈 이면 3 - 9 - 0 - ×100Ω - ±1% (F)이므로 39kΩ±1%인 F급 저항
금/은색띠는 첫 번째와 두 번째 색띠로는 절대로 쓰이지 않는다. 그리고 주황과 노랑색, 파랑과 보라색은 상당히 비슷해서 쉽게 혼동하는 색깔. 회색과 흰색도 작업실에 백색광이 아닌 다른 색 조명이 켜져 있으면 잘 구분이 안 된다.
혹시 오차 색띠가 갈색/빨간색인 정밀저항일 경우, 읽어서 말이 되는 숫자 쪽이 올바른 저항값이다. 양쪽 어느 방향에서 읽어도 말이 되는 저항일 경우... 지못미... 는 아니고 색띠의 간격이 좁은 쪽이 왼쪽이다. 후술할 금속피막저항 사진처럼 색띠 간격까지 동일한 경우[3]에는 정말로 지못미. 회로에서 뜯어낸 뒤에 테스터로 찍어보는 수밖에 없다.
2016년에 ×0.001Ω을 뜻하는 분홍색 띠가 추가되었다.
옛날에는 색각 이상이 있는 사람을 이 저항 색띠 때문에 전기전자공학과에서 안 받아줬다고 하는데, 이는 명백한 차별에 해당한다.
2.1.2. 스루홀 타입
2.1.2.1. 탄소피막저항
[image]
간단한 회로에서 가장 많이 쓰이는 저항기이다. 크기는 흔히 사용할 수 있는 1/4W의 저항이 2.3mm*6.4mm의 크기를 가지고 있다. 온도나 노화에 따른 저항값 변화가 심하며, 노이즈도 많이 생겨서 정밀한 회로에는 쓰이지 않지만 가격이 무척이나 싸기 때문에 대부분 이것으로 쓴다. 보통 연한 살구색을 띄고 있다. 가격이 얼마나 싸냐면, 1/4와트 탄소피막 저항 1개의 가격은 1원도 안 한다. 물론 이 가격으로 사려면 한 5천개, 1만개 단위로 포장된 박스째로 사야 하고 낱개로 구매하면 개당 100원 이상으로 가격이 치솟는다.
2.1.2.2. 금속피막저항
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고주파나 정밀함을 요구하는 회로에서 가장 많이 쓰이는 저항기이다. 탄소피막저항보다 저항값 변화나 노이즈가 별로 생기지 않고 대량생산에도 적절하지만 가격이 비싸다. 보통 청색을 띄고 있으며 크기는 위 탄소피막저항과 같다. 고급 오디오 앰프 회로에서 흔히 볼 수 있다.
2.1.2.3. 권선 저항
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사진의 큰 회색 저항이 권선 저항의 한 종류이다. 아래의 중간크기 저항이 위에서 설명한 탄소피막저항이다.
니크롬(니켈-크로뮴 합금)등 저항이 높은 금속 소재를 감아서 만든다. 저항값을 정밀하게 제어할 수 있지만 코일의 일종이기 때문에 인덕턴스가 발생한다는 단점이 있다. 따라서 상용 주파수(50~60Hz)까지는 큰 문제가 없으나, 고주파 교류 전원에서 사용하기에는 적합하지 않다.
일부 권선 저항은 간혹 퓨즈 대용으로 사용 가능하도록 제작되는 경우도 있다. 과전류가 흐르면 내부의 금속 선이 끊어지는 원리를 응용한 것이다.
2.1.2.4. 시멘트/세라믹 저항
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시멘트 및 이에 준하는 세라믹스 재질로 패키징한 저항. 높은 열에 잘 견딘다. 발전제동 같은 다이나믹 브레이크에서 전기 에너지를 열 에너지로 전환하는데 쓰거나 이상 전류를 우회시켜 제거하는 회로에도 쓰이고 여러 개를 묶어 간단한 전열기로 쓰기도 한다. 저항값을 정밀하게 조절하기는 어렵고 온도에 따른 저항값 편차도 큰 편이다. 전류를 제한하는 목적보다는 전류를 제거하는 목적 또는 소자에서 발생하는 열 에너지를 활용할 목적으로 더 많이 쓰인다. 보통 10W짜리가 많이 쓰인다. 모터 드라이버에서 전력회로 쪽에 저항을 쓸 일이 있다면 거의 이걸 사용한다. PCB에 하얗고 네모나게 생긴 큰 블록이 보이면 대부분 이것이다. 똑같이 하얗고 네모난데 다리가 4개이고 꽤 작은 부품은 시멘트저항이 아닌 포토커플러.
2.1.2.5. 션트 저항
전류를 측정하기 위해 사용되는 저항. 보통 매우 낮은 저항값(수십 mΩ)을 가지고 있다. 저용량의 션트 저항은 저항이 높은 금속 소재로 된 짧은 철사를 ㄷ자 형태로 휘어서 만드는 경우가 흔하다.
2.1.3. SMD 타입
2.1.3.1. 칩 저항
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다른 말로는 SMD저항. 크기가 쌀알의 1/4와 비슷하며 그보다 더 작은 것도 존재할 만큼 작은 회로에 많이 쓰이는 저항기이다. 고주파를 무리없이 잘 통과시키기 때문에 스마트폰 안에 이것으로 도배되어 있다. 그러나 이또한 가격이 비싸다. 사이즈는 가장 큰 것이 6.3mm*3.2mm이며, 가장 작은 것은 0.4mm*0.2mm의 사이즈를 가지고 있다. 저항 소재는 탄소피막을 쓴 것과 금속 분말을 소결해 만든 것 두 종류가 흔히 쓰인다. 특이하게 0옴 칩저항이 있는데(표면에 0만 써있다) 보통 아날로그 회로와 디지털 회로 사이의 그라운드 분리 같이 전자파 노이즈 제거 또는 배선간의 교차를 위해 쓰인다. 물론 초전도체는 아니므로 완전히 0옴은 아니고 미세한 저항값을 가진다.
단점으로는 높은 전압이나 전류를 감당할 수가 없다. 수백V 이상 또는 1W 이상을 감당해야 하는 회로에는 칩 저항이 아닌 스루홀 타입을 쓰거나 여러 개를 직병렬 해야 한다.
스루홀 저항기와 달리 저항값이 색띠가 아닌 숫자로 표시되어 있으며, 오차는 표시하지 않는다. 맨 마지막 자리가 곱셈수를 나타내며, 대문자 R은 소수점을 나타낸다.[읽는법] 단, 일정 크기 이하의 SMD 저항기는 SMD 적층 세라믹 축전기와 마찬가지로 숫자 표기가 없으므로 저항값을 알고 싶다면 별도의 계측기로 측정해야 한다.
2.1.3.2. 어레이 저항
같은 값의 저항기 여러개를 하나로 패키징한 부품. 주로 디지털 회로에서 동일한 저항기 여러개를 사용해야 하는 경우 사용된다. 개별 SMD 저항기 여러개를 사용하는 것보다 공간을 절약할 수 있다.
2.2. 가변 저항기
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출처 Wikipedia 사용자 : Iainf
저항값을 임의로 바꿀 수 있는 저항기이다. 위 사진과 같이 원형으로 돌려서 조절할 수 있는 저항기와 위 아래로 슬라이딩하여 조절할 수 있는 저항기도 있다. 라디오의 음량 조절기, 아날로그 콘솔기/믹서기 등에 쓰인다. Adjustable Resistor라고 부른다.[4] 단자는 L, R, W가 있고, 각각 Left, Right, Wiper arm을 의미한다. 가변저항마다 고유의 가변범위를 가진다
저항기의 저항 변화 특징은 크게 선형(리니어), 기하급수형, 로그형으로 나뉜다. 볼륨 컨트롤 용도로 사용하는 가변 저항기는 기하급수형 저항기이다. 볼륨 다이얼을 1에서 2로 움직일 때 1W만큼 출력이 증가한다면 8에서 9로 움직일 때는 10W만큼 출력이 증가하는 식이다.
3. 주의점
전력을 소모시키며 열을 발생시키기 때문에 온도가 상승하며 한계를 넘으면 저항기가 타 버리기도 한다.
4. 관련 문서
[1] 저항이 처음으로 만들어질 당시에 저항위에 글씨를 쓸 정도의 기술이 없어서 색띠를 사용하였던게 현재까지 굳혀진 것이고, 훗날 공정의 발달과 인쇄 능력이 더 좋아진 후에는 더 작은 저항 위에도 글씨를 새길 수 있게 되어 SMD타입은 숫자로 표기한다. 1W 이상의 탄소피막/권선 저항에서도 색띠 대신 숫자로 표기하는 경우가 있다.[2] 2016년에 추가되었으므로 아직 보기 매우 힘들다.[3] 아래 사진에 있는 저항기를 예로 들자면 20kΩ으로도, 120Ω으로도 읽을 수 있다.[읽는법] 222 = 22 × 10^2 = 2200Ω = 2.2kΩ, 1234 = 123 × 10^4 = 1230000Ω = 1.23MΩ, 2R5 = 2.5Ω, R01 = 0.01Ω[4] Potentiometer라고 부르기도 한다.