Ein Widerstand ist ein zweipoliges passives elektrisches Bauelement. Es realisiert einen ohmschen Widerstand in elektrischen und elektronischen Schaltungen. WiderstÀnde werden beispielsweise verwendet, um:
- den elektrischen Strom zu begrenzen
- den elektrischen Strom in einer Schaltung aufzuteilen
- den elektrischen Strom in eine Spannung umzuwandeln, um ihn (indirekt) zu messen
- die elektrische Spannung in einer Schaltung aufzuteilen
- elektrische Energie in WĂ€rmeenergie umzuwandeln
Hauptanwendungen
- Einstellen oder Begrenzen eines elektrischen Stromes bei gegebener elektrischer Spannung (Vorwiderstand)
- Einstellen einer bestimmten elektrischen Spannung bei gegebenem elektrischen Strom (Arbeitswiderstand, Shunt)
- Teilen einer elektrischen Spannung in einem bestimmten VerhÀltnis (Spannungsteiler). Dazu werden mindestens zwei oder mehr WiderstÀnde in Reihe geschaltet (Reihenschaltung).
- Teilen eines elektrischen Stromes in einem bestimmten VerhÀltnis (Stromteiler). Dazu werden mindestens zwei oder mehr WiderstÀnde parallel geschaltet (Parallelschaltung).
- Erzeugung eines definierten Pegels fĂŒr den Fall, dass ein hochimpedanter Anschluss eines Integrierten Logik-Schaltkreises nicht beschaltet oder ĂŒber einen elektrischen Leerlauf mit dem Rest der Schaltung verbunden ist (Pullup-/Pulldown-Widerstand)
- Erzeugung eines definierten Pegels zur Einstellung von Arbeitspunkten von aktiven Bauelementen, z. B. bei Transistor- oder OperationsverstÀrkern
- Umwandlung elektrischer Energie in WĂ€rmeenergie (Heizwiderstand) wie in GlĂŒhlampen, Lötkolben, Ersatzlasten, HeizlĂŒftern oder Widerstandsbremsen
- Herstellen definierter Eingangs- und Ausgangs-Impedanzen (Impedanzanpassung)
WiderstĂ€nde können so aufgebaut sein, dass sie bei Ăberlastung als Sicherung dienen. Sie dĂŒrfen dabei nicht entflammen. Dazu zĂ€hlen besonders aufgebaute SchichtwiderstĂ€nde, aber auch PTC-Sicherungen.
Allgemeines
Ein linearer Widerstand (darunter fallen alle WiderstÀnde, deren Widerstandswert, im Unterschied zu nichtlinearen WiderstÀnden, von keinem weiteren Parameter abhÀngt) stellt einen elektrischen Strom proportional zur angelegten elektrischen Spannung und umgekehrt ein. Er dient so als Strom-Spannungs-Wandler oder als Spannungs-Strom-Wandler und kann nicht den Strom wie eine elektrische Sicherung lediglich begrenzen.
KenngröĂen
Neben dem Widerstandswert sind fĂŒr einen Widerstand folgende weitere Werte kennzeichnend:
- Toleranz des Widerstandswertes (Anliefertoleranz)
- Maximale Verlustleistung
- Maximale OberflÀchen- oder Filmtemperatur
- Temperaturkoeffizient (TK-Wert, angegeben in der Form TKxxx mit xxx = ppm pro Kelvin TemperaturÀnderung)
- Spannungsfestigkeit
- LangzeitstabilitĂ€t (Langzeitdrift) bei maximaler Verlustleistung bzw. Nennleistung ĂŒber die Lebensdauer
- VerarbeitungsstabilitÀt (Lötdrift, falls die Verarbeitung einen Lötprozess beinhaltet)
- ParasitÀre InduktivitÀt (geringer bei induktionsarmen WiderstÀnden)
- ParasitÀre KapazitÀt
- Stromrauschen (das Stromrauschen steigt nicht nur mit dem Widerstandswert, sondern ist auch material- und spannungsabhÀngig (”V/V))
- Impulsbelastbarkeit (kurzzeitige Ăberlastbarkeit), maximaler Scheitelfaktor bei periodisch verĂ€nderlicher Belastung durch Wechselstrom bzw. periodische Impulse
- SpannungsabhÀngigkeit des Widerstandswertes (wichtig bei hochohmigen MesswiderstÀnden)
Einteilung
Elektrische WiderstÀnde als Bauelement lassen sich nach verschiedenen Kriterien gruppieren, zum Beispiel:
- Leistung
- Widerstandsmaterial
Eine weitere Einteilung ist die nach der Verwendung (von oben sinkende Anforderungen an die Genauigkeit und LangzeitstabilitÀt):
- PrÀzisionswiderstand (< 0,1 %, in analogen Schaltungen mit OperationsverstÀrkern)
- Messwiderstand (< 0,5Â %, siehe auch Shunt)
- Spannungsteiler, Stellwiderstand (fest oder variabel in Form eines Potentiometers oder Trimmwiderstandes)
- Arbeitswiderstand, Vorwiderstand, allgemeine Anwendungen in elektronischen Schaltungen (1â5Â %, Massenware), Abschlusswiderstand (siehe Dummyload)
- Pullup-/Pulldown-Widerstand, digitale Schaltungen (> 10Â %, oft als Widerstandsarrays)
Bauformen und Materialien
Eine wichtige Material-KenngröĂe ist der spezifische Widerstand.
Die bekannteste Widerstandsbauform ist der zylindrische keramische TrĂ€ger mit axialen AnschlussdrĂ€hten. Diese AnschlussdrĂ€hte werden zum Beispiel durch Löcher in Platinen gefĂŒhrt und mit den dort angeordneten Leiterbahnverbindungen verlötet (Durchsteckmontage). Ein keramischer TrĂ€ger ist mit dem Widerstandsmaterial beschichtet, das entweder durch seine Zusammensetzung, Schichtdicke oder durch Einkerbungen (Wendelung) seinen gewĂŒnschten Widerstandswert erhĂ€lt. Die maximale Verlustleistung liegt zwischen 0,1 W und 5 W.
Die axiale Bauform mit quadratischem Querschnitt (siehe Foto, erster von oben) beinhaltet DrahtwiderstĂ€nde und ist mit Quarzsand gefĂŒllt. Diese WiderstĂ€nde sind fĂŒr höhere Verlustleistungen geeignet.
Eine spezielle Bauform der Widerstandsschicht ist die MĂ€anderform, zum Beispiel werden derartige Bleche fĂŒr kleine Widerstandswerte fĂŒr hohe Belastbarkeit (Shunt) auf einen isolierten TrĂ€ger geklebt oder die Form dient bei planaren Dickschicht-Widerstandsschichten dazu, die erforderliche LĂ€nge auf einer kompakten FlĂ€che unterzubringen oder die Spannungsfestigkeit zu erhöhen. Die Fertigung auf FrĂ€smaschinen ist ebenfalls möglich.
SMD-WiderstĂ€nde werden einseitig als Widerstandsschicht auf Keramiksubstraten aufgebracht und dann getrennt. Die so entstehenden Chip-Bauformen sind kleine Quader mit beispielsweise 1 mm Ă 2 mm Ă 0,5 mm KantenlĂ€nge, die an den beiden Enden oder den Schmalseiten Metallisierungen als lötfĂ€hige Kontakte aufweisen.
Die verschiedenen Materialien der Widerstandsschichten werden nach der gewĂŒnschten Genauigkeit (Toleranz) und der TemperaturstabilitĂ€t ausgewĂ€hlt. Kohleschichten haben einen negativen Temperaturkoeffizienten und sind sehr ungenau. MetallschichtwiderstĂ€nde lassen sich mit höchsten Genauigkeiten und abhĂ€ngig von der Legierung mit sehr geringen Temperaturkoeffizienten fertigen. Metalle haben im Allgemeinen einen positiven Temperaturkoeffizienten. MetallschichtwiderstĂ€nde werden auch als SicherungswiderstĂ€nde gefertigt â diese verursachen bei Ăberlastung eine sichere Unterbrechung des Stromflusses.
FĂŒr sehr hohe Widerstandswerte und hohe Spannungen werden Metalloxid-SchichtwiderstĂ€nde gefertigt. Diese sind besonders stabil gegenĂŒber den bei hohen Spannungen auftretenden Migrationsprozessen.
Sehr kleine, hoch belastbare WiderstĂ€nde (z. B. Shunts und BremswiderstĂ€nde fĂŒr hohe Energieabsorption) werden aus Metallfolie (Manganin) gefertigt. Werden diese WiderstĂ€nde zur Strommessung eingesetzt (Shunts), haben sie oft so genannte Kelvin-AnschlĂŒsse, das heiĂt zwei zusĂ€tzliche AnschlĂŒsse, um den Messfehler durch den Spannungsabfall an der Kontaktierung zu vermeiden.
Elektrische WiderstĂ€nde gibt es als elektronische Bauelemente in verschiedenen AusfĂŒhrungen, die sich zum Beispiel in der Art und Form des Widerstandsmaterials unterscheiden:
- SchichtwiderstÀnde:
- Kohleschichtwiderstand
- Metallschichtwiderstand
- Metalloxid- (auch MOX-)Schichtwiderstand
- Cermet- (auch Dickschicht-)Widerstand
- Fotowiderstand (kurz LDR, lichtabhÀngiger Widerstand, zum Beispiel aus einer Cadmiumsulfid-Schicht)
- FolienwiderstÀnde (planar) und massive MetallwiderstÀnde
- Bremswiderstand (kurzzeitig hoch belastbar)
- Shunt-Widerstand (Blech oder Folie, auch in Form mehrerer paralleler Stangen, oft mit Kelvin-Kontaktierung)
- MassewiderstÀnde
- Kohlemassewiderstand
- Keramikmassewiderstand
- HeiĂleiter- (NTC-) und Kaltleiter- (PTC-) WiderstĂ€nde
- Varistor (kurz VDR, spannungsabhÀngiger Widerstand)
- Drahtwiderstand
- Potentiometer (verÀnderbarer Widerstand)
Weiterhin kennt man
- fĂŒr Hochfrequenz geeignete, induktionsarme Bauformen (ungewendelt, auch koaxial), als Dummy (Antennenersatz) bzw. als Abschlusswiderstand.
- fĂŒr hohe Spannungen geeignete Bauformen (groĂe LĂ€nge, evtl. vergossen oder in Ăl, mĂ€anderförmig).
- HeizwiderstÀnde, auch zum Scheiben Enteisen.
In einer monolithischen integrierten Schaltung (Basismaterial einkristallines Silizium) ist die Wahl der Widerstandsmaterialien sehr eingeschrÀnkt. Man verwendet meist polykristallines Silizium als Schichtmaterial. Wegen des hohen FlÀchenbedarfs werden, wenn immer möglich, besonders beschaltete Transistoren als Widerstands-Ersatz verwendet.
FestwiderstÀnde
Eigenschaften von FestwiderstÀnden
FestwiderstÀnde sind Ohmsche WiderstÀnde mit festem, d. h. nicht einstellbaren Widerstandswerten. Sie sind bestimmt durch:
- Nennwiderstand
- Belastbarkeit
- Auslieferungstoleranz
- GĂŒteklasse
Die NennwiderstĂ€nde sind abgestuft nach bestimmten Normzahlreihen. Eine solche Abstufung ist aus wirtschaftlichen GrĂŒnden erforderlich. Man kann FestwiderstĂ€nde nicht mit jedem beliebigen Widerstandswert herstellen. Benötigt man einen ganz bestimmten Widerstandswert, der in der Normreihe nicht enthalten ist und den man auch durch Kombinieren mehrerer Bauteile nicht erreichen kann oder will, so kann man einen einstellbaren Widerstand verwenden und diesen auf den gewĂŒnschten Wert einstellen. FestwiderstĂ€nde werden heute fast ausschlieĂlich nach den international gĂŒltigen IEC-Normreihen hergestellt.
Abstufung der Widerstandswerte
Die Nennwerte von WiderstĂ€nden werden nach geometrischen Folgen abgestuft. Dabei weist jede Dekade die gleiche Anzahl n verschiedener, mit dem Faktor q = 10(1/n) abgestufter Werte auf. International gĂŒltig sind die mit n = 3·2a (a ist ganzzahlig) abgestuften E-Reihen. Je nach Toleranz können WiderstĂ€nde mit Werten aus der E12- (10 %), E24- (5 %), E48- (2 %) oder E96-Reihe (1 %) hergestellt werden. Die Prozentzahlen geben Mindestgenauigkeiten fĂŒr die jeweilige Reihe an.
Beispielsweise sind die Werte der Reihe E12 = {10, 12, 15, 18, 22, 27, 33, 39, 47, 56, 68, 82}. Die Werte sind so gewĂ€hlt, dass sich ĂŒberlappende Toleranzbereiche ergeben. Als Nebeneffekt wird eine minimale Anzahl von Lagerwerten erzielt.
Anders und einfacher ausgedrĂŒckt: Die E-Reihen kennzeichnen, wie viele WiderstĂ€nde pro Dekade, (z. B. von 100 Ω bis 1 kΩ) vorhanden sind. E12 hat beispielsweise zwölf WiderstĂ€nde, deren Abstand geometrisch (fast) gleich verteilt ist. FrĂŒher war lediglich die E12-Reihe ĂŒblich, heute jedoch gibt es genauere und stabilere WiderstĂ€nde.
Durch die aufeinander abgestimmte Kombination von E-Reihe und Toleranzbereich gibt es fĂŒr jeden beliebigen Widerstandswert einen zugehörigen Nennwert, so dass man im Prinzip mit einem streuenden Herstellungsprozess beliebige Widerstandswerte produzieren könnte, die im Anschluss durch Selektion genauer toleriert werden könnten. Das ist jedoch unerwĂŒnscht, da die benötigten StĂŒckzahlen auch benachbarter Werte sehr unterschiedlich sind. Heute gelingt es, WiderstĂ€nde in hoher StabilitĂ€t herzustellen und die Prozessparameter so zu steuern, dass ohne Nachabgleich WiderstĂ€nde in den gewĂŒnschten Werten der E96-Reihe oder allen anderen Reihen mit einer ĂŒblichen Toleranz von 1 % entstehen, die alle abgesetzt werden können.
BaugröĂen bedrahteter WiderstĂ€nde
Bei der LeiterplattenbestĂŒckung werden bedrahtete WiderstĂ€nde in der Industrie kaum noch eingesetzt. Sie sind im nichtprofessionellen Bereich noch sehr verbreitet, da die Verarbeitung sehr einfach ist und anders als die LeiterplattenbestĂŒckung mit zum Teil sehr kleinen SMD-Bauteilen nur wenig Löterfahrung erfordert.
Die Bauform 0207 mit axialen AnschlĂŒssen und einem Widerstandskörper von ca. 2,3 mm Durchmesser und 6 mm LĂ€nge ist die gĂ€ngigste Bauform von bedrahteten KleinleistungswiderstĂ€nden fĂŒr Leistungen bis zu 0,25 W (KohleschichtwiderstĂ€nde) bzw. 0,5 W (MetallschichtwiderstĂ€nde). Weniger verbreitet sind bedrahtete MiniaturwiderstĂ€nde der Bauform 0204 mit einem Widerstandskörper von ca. 1,5 mm Durchmesser und 3,2 mm LĂ€nge fĂŒr maximale Leistungen zwischen 0,1 W und 0,25 W. Diese entsprechen gröĂenmĂ€Ăig etwa der SMD Bauform MINI-MELF (0204), haben aber axiale AnschlussdrĂ€hte.
Bauformen und -gröĂen von SMD-WiderstĂ€nden
SMD-WiderstĂ€nde sind MiniaturwiderstĂ€nde fĂŒr das direkte Verlöten auf der LeiterplattenoberflĂ€che. Durch geringe Abmessungen ermöglichen sie den Bau kompakter GerĂ€te.
DarĂŒber hinaus hat diese Bauart in der HF-Technik wesentliche Vorteile gegenĂŒber bedrahteten Bauteilen, da die durch Widerstandswindungen und AnschlussdrĂ€hte entstehenden InduktivitĂ€ten entfallen beziehungsweise stark reduziert werden.
SMD-WiderstĂ€nde gibt es in runder (MELF) und in quaderförmiger Bauform. SMD-MELF-WiderstĂ€nde (MICRO-MELF 0102, MINI-MELF 0204, MELF 0207) finden sich in professionellen Anwendungen in der Industrie- und Automobilelektronik, wo hohe Verlustleistungen, Umgebungstemperaturen, Impulsbelastungen und eine geringe WiderstandsĂ€nderung ĂŒber die Zeit (Langzeitdrift) notwendig sind. Sie sind als DĂŒnnschicht- bzw. Metallschicht-, Metallglasur und KohleschichtwiderstĂ€nde erhĂ€ltlich. Ihre BaugröĂen sind padkompatibel zu den unten aufgefĂŒhrten Chip-Bauformen:
- MICRO-MELF 0102 ist kompatibel zur Chip-Bauform 0805
- MINI-MELF 0204 ist kompatibel zur Chip-Bauform 1206
- MELF 0207 ist kompatibel zur Chip-Bauform 2512
Die Mehrzahl der verwendeten SMD-WiderstĂ€nde sind quaderförmig (Chip-WiderstĂ€nde); sie werden als DĂŒnn- und DickschichtwiderstĂ€nde angeboten. Die folgenden AusfĂŒhrungen beziehen sich auf diese Bauform.
SMD-Bauelemente sind in verschiedenen BaugröĂen erhĂ€ltlich, unter anderem
- 2512, 2010, 1218, 1210, 1206, 0805, 0603, 0402, 0201, 01005
Dabei geben bei den gröĂeren Bauformen (ab 0402) die ersten zwei Ziffern die LĂ€nge und die letzten zwei die Breite des Bauteils in Einheiten von etwa 1/100 Zoll (= 0,254 mm). beziehungsweise 0,250 mm an. Beispielsweise hat ein 0805-Widerstand eine LĂ€nge von 2 mm und eine Breite von 1,25 mm. Bei den Bauformen 0201 und kleiner stimmt diese Zuordnung nicht mehr.
Details: Chip-Bauform, Surface Mounted Device
Die Höhe ist bei vielen Baureihen etwas gröĂer als 0,635 mm (1/40 Zoll = 25 mil, das ist eine gĂ€ngige Dicke der als Ausgangsmaterial verwendeten Aluminiumoxid-Keramiksubstrate), jedoch im Allgemeinen nicht gröĂer als die Breite des Bauteils (wegen sonst erschwerter Montage, Kippgefahr).
FĂŒr die verschiedenen Bauformen sind unterschiedliche maximale Verlustleistungen und maximale Spannungen zulĂ€ssig (Richtwerte, entscheidend ist das Datenblatt):
Bauform | GröĂe in mm | max. Verlustleistung in Watt | max. Spannung in Volt |
---|---|---|---|
2512 | 6,35Â ĂÂ 3,20 | 1 | 500 |
2010 | 5,08Â ĂÂ 2,54 | 0,75 | 400 |
1218 | 3,20Â ĂÂ 4,60 | 1 | 200 |
1210 | 3,20Â ĂÂ 2,54 | 0,5 | 200 |
1206 | 3,20Â ĂÂ 1,60 | 0,25 | 200 |
0805 | 2,00Â ĂÂ 1,25 | 0,125 | 150 |
0603 | 1,60Â ĂÂ 0,80 | 0,1 | 75 |
0402 | 1,02Â ĂÂ 0,5 | 0,063 | 50 |
0201 | 0,6Â ĂÂ 0,3 | 0,05 | 30 |
01005 | 0,4Â ĂÂ 0,2 | 0,03 | 15 |
MICRO-MELF (0102) | 2,2Â ĂÂ 1,1 Ăž | 0,3 | 150 |
MINI-MELF (0204) | 3,6Â ĂÂ 1,4 Ăž | 0,4 | 200 |
MELF (0207) | 5,8Â ĂÂ 2,2 Ăž | 1 | 300 |
Angaben auf WiderstÀnden
WiderstĂ€nde in runder Bauform fĂŒr elektronische Schaltungen werden oft nicht mit Ziffern bedruckt werden, sondern es werden Farbcodierungen aufgebracht. Bei den oft kleineren, aber flachen SMD-WiderstĂ€nden werden die Kennwerte durch einen Aufdruck alphanumerischer Zeichen angegeben.
Alphanumerische Beschriftung
Zur kompakten alphanumerischen Beschriftung von Widerstandswerten kann der Buchstabe âRâ als Dezimaltrennzeichen verwendet werden:
- 10R = 10 Ω
- 1R5 = 1,5 Ω
- R005 = 0,005 Ω = 5 mΩ
Auf die gleiche Weise können auch die SI-PrÀfixe als Dezimaltrennzeichen verwendet werden. Der Wert des PrÀfix stellt dabei einen zusÀtzlichen Multiplikator dar:
- 10k = 10 kΩ
- 1M5 = 1,5 MΩ
- 0k5 = 0,5 kΩ = 500 Ω
Diese Darstellungsform wird vor allem in SchaltplÀnen eingesetzt.
Angaben auf SMD-WiderstÀnden
Die Beschriftung ist von der E-Reihe und der GröĂe der Bauteile abhĂ€ngig.
Je gröĂer die E-Reihe, desto kleiner sind die Toleranzen der Bauteile: E3 = ĂŒber 20 %, E6 = 20 %, E12 = 10 %, E24 = 5 %, E48 = 2 %, E96= 1 %, E192 = 0,5 %
SMD-WiderstĂ€nde der Bauform 0402 und kleiner haben aus PlatzgrĂŒnden im Allgemeinen keinen Aufdruck.
WiderstĂ€nde der Bauform 0603 und gröĂer sind meist folgendermaĂen gekennzeichnet (es gibt auch Baureihen von Herstellern, bei denen die WiderstĂ€nde gar nicht gekennzeichnet sind; das gilt insbesondere fĂŒr 0603):
SMD-WiderstĂ€nde sind oft mit drei Ziffern gekennzeichnet. Die ersten zwei Ziffern geben den Widerstandswert an, die dritte die Zehnerpotenz, die mit dem Wert der ersten beiden Ziffern multipliziert wird, vereinfacht ausgedrĂŒckt: die Anzahl der angehĂ€ngten Nullen.
- 472 = 47 à 102 = 47 à 100 = 4700 Ω = 4,7 kΩ
- 104 = 10 à 104 = 10 à 10000 = 100.000 Ω = 100 kΩ
- 101 = 10 à 101 = 10 à 10 = 100 Ω
- FĂŒr Werte unter 10 Ω ersetzt 'R' den Dezimalpunkt: 1R0 = 1,0 Ω
SMD-WiderstĂ€nde der Toleranzklasse < 5 % weisen oft einen Aufdruck mit vier Ziffern auf, wenn dafĂŒr ausreichend Platz zur VerfĂŒgung steht (im Allgemeinen ab Bauform 0805 oder 1206). Dabei geben die ersten drei Ziffern den Widerstandswert an, die vierte die Zehnerpotenz, die mit dem Wert der ersten drei Ziffern multipliziert wird, vereinfacht ausgedrĂŒckt: die Anzahl der angehĂ€ngten Nullen.
- 1002 = 100 à 102 = 100 à 100 = 10.000 = 10 kΩ
- 1003 = 100 à 103 = 100 à 1000 = 100.000 = 100 kΩ
- FĂŒr Werte unter 100 Ω ersetzt ein âRâ den Dezimalpunkt: 10R0 = 10,0 Ω
WiderstĂ€nde der Bauform 0603 und 1 % Toleranz sind entweder nicht oder mit drei Zeichen gekennzeichnet. Bei einem Widerstandswert aus der E24-Reihe oder gröber sind die Bauteile wie solche mit 5 % Toleranz gekennzeichnet (s. o.), zusĂ€tzlich ist aber die mittlere Ziffer unterstrichen. FĂŒr WiderstĂ€nde aus einer feineren E-Reihe (z. B. E96) reichen zwei Ziffern fĂŒr den Widerstandswert nicht aus. DafĂŒr wird der Widerstandswert durch eine (fortlaufend gezĂ€hlte) zweiziffrige Zahl codiert, der Exponent aber durch einen Buchstaben, um diesen Code sicher als solchen von der anderen Kennzeichnungsart unterscheiden zu können.
EIA-96-Kodierung auf WiderstÀnden
Bei der EIA-96-Kodierung werden zwei Ziffern als Code fĂŒr den Wert angegeben und ein Buchstabe als Multiplikator.
Code | Wert | Code | Wert | Code | Wert | Code | Wert | Code | Wert | Code | Wert | Code | Wert | Code | Wert | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
01 | 100 | 13 | 133 | 25 | 178 | 37 | 237 | 49 | 316 | 61 | 422 | 73 | 562 | 85 | 750 | |||||||
02 | 102 | 14 | 137 | 26 | 182 | 38 | 243 | 50 | 324 | 62 | 432 | 74 | 576 | 86 | 768 | |||||||
03 | 105 | 15 | 140 | 27 | 187 | 39 | 249 | 51 | 332 | 63 | 442 | 75 | 590 | 87 | 787 | |||||||
04 | 107 | 16 | 143 | 28 | 191 | 40 | 255 | 52 | 340 | 64 | 453 | 76 | 604 | 88 | 806 | |||||||
05 | 110 | 17 | 147 | 29 | 196 | 41 | 261 | 53 | 348 | 65 | 464 | 77 | 619 | 89 | 825 | |||||||
06 | 113 | 18 | 150 | 30 | 200 | 42 | 267 | 54 | 357 | 66 | 475 | 78 | 634 | 90 | 845 | |||||||
07 | 115 | 19 | 154 | 31 | 205 | 43 | 274 | 55 | 365 | 67 | 487 | 79 | 649 | 91 | 866 | |||||||
08 | 118 | 20 | 158 | 32 | 210 | 44 | 280 | 56 | 374 | 68 | 499 | 80 | 665 | 92 | 887 | |||||||
09 | 121 | 21 | 162 | 33 | 215 | 45 | 287 | 57 | 383 | 69 | 511 | 81 | 681 | 93 | 909 | |||||||
10 | 124 | 22 | 165 | 34 | 221 | 46 | 294 | 58 | 392 | 70 | 523 | 82 | 698 | 94 | 931 | |||||||
11 | 127 | 23 | 169 | 35 | 226 | 47 | 301 | 59 | 402 | 71 | 536 | 83 | 715 | 95 | 953 | |||||||
12 | 130 | 24 | 174 | 36 | 232 | 48 | 309 | 60 | 412 | 72 | 549 | 84 | 732 | 96 | 976 |
Die EIA-96-Tabellenwerte können auch nach folgender Formel berechnet werden:
- Y = 10â2, X = 10â1, A = 100, B = 101, C = 102, D = 103, E = 104, F = 105
- 01Y = 1Â Ohm
- 02X = 10,2Â Ohm
- 03A = 105Â Ohm
- 04B = 1,07Â kOhm
WeiterfĂŒhrende Artikel zu SMD-WiderstĂ€nden: Metal Electrode Faces, Chip-Bauform
Farbkodierung auf WiderstÀnden
Die Widerstandsfarbkodierung oder Farbkodierung fĂŒr WiderstĂ€nde ist eine Farbkennzeichnung fĂŒr die elektrischen Werte von WiderstĂ€nden. Als elektronische Bauteile sind diese oft sehr klein und darĂŒber hinaus zylindrisch, so dass es schwierig ist, lesbare Zahlen darauf zu drucken. Stattdessen geben umlaufende farbige Ringe den Widerstandswert und die Toleranzklasse an.
Es gibt Farbcodes mit drei, vier, fĂŒnf oder sechs Ringen. Bei drei oder vier Ringen geben die ersten beiden Ringe einen zweistelligen Wert von 10 Ω bis 99 Ω an (siehe Tabelle unten), und der dritte Ring gibt einen Multiplikator an (Zehnerpotenz von 10â2 bis 109), mit dem der Wert zu multiplizieren ist. Damit lassen sich 1080 verschiedene Widerstandswerte ausdrĂŒcken. Der vierte Ring, falls vorhanden, gibt die Toleranzklasse an. Fehlt er, ist die Toleranz ±20 %. Bei fĂŒnf oder sechs Ringen geben die ersten drei Ringe den Wert an (100 bis 999 Ω), der vierte Ring ist der Multiplikator und der fĂŒnfte Ring die Toleranzklasse. Ist ein sechster Ring vorhanden, gibt er den Temperaturkoeffizienten (StabilitĂ€t) an.
Die Ableserichtung wird auf zwei verschiedene Weisen gekennzeichnet: entweder hat der erste Ring vom Rand des Widerstandskörpers einen kleineren Abstand als der letzte Ring, oder der letzte Ring ist rĂ€umlich abgesetzt. PrĂŒfung: Die andere Leserichtung ergibt keinen Wert der zugehörigen E-Reihe oder lĂ€sst sich gar nicht entschlĂŒsseln (z. B. letzter Ring ist silber oder gold, was fĂŒr den ersten Ring nicht zulĂ€ssig ist).
Die Farbkodierung ist in der DIN IEC 62, beziehungsweise fĂŒr WiderstĂ€nde mit Angabe des Temperaturkoeffizienten nach DIN 41429 wie folgt festgelegt:
Farbe | Widerstandswert in Ω | Toleranz | ||
---|---|---|---|---|
1. Ring (Zehner) | 2. Ring (Einer) | 3. Ring (Multiplikator) | 4. Ring | |
âkeineâ | Ă | ±20 % | ||
silber | 10â2 = 0,01 | ±10 % | ||
gold | 10â1 = 0,1 | ±5 % | ||
schwarz | 0 | 100 = 1 | ||
braun | 1 | 1 | 101 = 10 | ±1 % |
rot | 2 | 2 | 102 = 100 | ±2 % |
orange | 3 | 3 | 103 = 1000 | |
gelb | 4 | 4 | 104 = 10.000 | |
grĂŒn | 5 | 5 | 105 = 100.000 | ±0,5 % |
blau | 6 | 6 | 106 = 1.000.000 | ±0,25 % |
violett | 7 | 7 | 107 = 10.000.000 | ±0,1 % |
grau | 8 | 8 | 108 = 100.000.000 | ±0,05 % |
weiĂ | 9 | 9 | 109 = 1.000.000.000 |
WiderstĂ€nde hoher Genauigkeit haben meistens fĂŒnf oder sechs Ringe. Die ersten drei geben den Wert an, Ring vier den Multiplikator und Ring fĂŒnf die Toleranz. Ein sechster Ring gibt den Temperaturkoeffizienten an.
Farbe | Widerstandswert in Ω | Toleranz | Temperaturkoeffizient | |||
---|---|---|---|---|---|---|
1. Ring (Hunderter) | 2. Ring (Zehner) | 3. Ring (Einer) | 4. Ring (Multiplikator) | 5. Ring | 6. Ring | |
silber | 10â2 = 0.01 | |||||
gold | 10â1 = 0.1 | |||||
schwarz | 0 | 0 | 100 = 1 | 200·10â6 Kâ1 | ||
braun | 1 | 1 | 1 | 101 = 10 | ±1 % | 100·10â6 Kâ1 |
rot | 2 | 2 | 2 | 102 = 100 | ±2 % | 50·10â6 Kâ1 |
orange | 3 | 3 | 3 | 103 = 1000 | 15·10â6 Kâ1 | |
gelb | 4 | 4 | 4 | 104 = 10.000 | 25·10â6 Kâ1 | |
grĂŒn | 5 | 5 | 5 | 105 = 100.000 | ±0,5 % | |
blau | 6 | 6 | 6 | 106 = 1.000.000 | ±0,25 % | 10·10â6 Kâ1 |
violett | 7 | 7 | 7 | ±0,1 % | 5·10â6 Kâ1 | |
grau | 8 | 8 | 8 | ±0,05 % | ||
weiĂ | 9 | 9 | 9 |
- Die Farbringe gelbâviolettârotâbraun bedeuten 47·102 Ω = 4,7 kΩ und eine Toleranz von ±1 %. Daraus ergibt sich fĂŒr den Widerstand ein möglicher Toleranzbereich von 4,653 kΩ bis 4,747 kΩ.
- Ein Widerstand mit den fĂŒnf Ringen grĂŒnâbraunâbraunâorangeâblau hat einen Nennwert von 511·103 Ω = 511 kΩ und weist eine Toleranz von ±0,25 % auf.
ParameterabhÀngige WiderstÀnde
ParameterabhÀngige WiderstÀnde werden auch als nichtlineare WiderstÀnde bezeichnet. Wesentliches Merkmal ist, dass der Widerstandswert von einem oder mehreren weiteren physikalischen Parametern wie der am Widerstand anliegenden Spannung, der Temperatur, Druck, dem Lichteinfall und Àhnlichen mehr abhÀngt. Wesentlich ist, dass bei nichtlinearen WiderstÀnden der Zusammenhang zwischen Spannung am und Strom durch den Widerstand nicht durch die ohmsche Beziehung mit einem konstanten Widerstandswert R beschrieben werden kann.
TemperaturabhÀngige WiderstÀnde
Thermistoren sind WiderstÀnde mit einer gezielt ausgeprÀgten TemperaturabhÀngigkeit. Man unterscheidet:
- PTC-WiderstĂ€nde (Kaltleiter, positiver Temperaturkoeffizient): der Widerstandswert steigt mit steigender Temperatur, verwendet als Temperatursensor, als selbstrĂŒckstellende Sicherung, als selbstregelndes Heizelement und zur Steuerung der Entmagnetisierung von Bildröhren.
- NTC-WiderstĂ€nde (HeiĂleiter, negativer Temperaturkoeffizient): der Widerstandswert sinkt mit steigender Temperatur, verwendet unter anderem als Temperatursensor und zur Einschaltstrombegrenzung.
Auch der Eisen-Wasserstoff-Widerstand hat ein PTC-Verhalten. Er wurde frĂŒher als Strom-Konstanthalter in den Heizkreisen von RöhrengerĂ€ten verwendet und funktioniert aufgrund von EigenerwĂ€rmung eines Eisendrahtes in Wasserstoff.
FotowiderstÀnde
Ein Fotowiderstand, kurz LDR (Light Dependent Resistor) genannt, Àndert seinen Widerstand unter Lichteinwirkung. Trifft Licht auf die fotoempfindliche FlÀche des Fotowiderstands, verringert sich der Widerstand durch den inneren fotoelektrischen Effekt.
SpannungsabhÀngige WiderstÀnde
Sie werden Varistoren (ein aus âvariabelâ und âResistorâ gebildetes Kunstwort) genannt und bestehen aus Metalloxiden (meist dotiertes Zinkoxid). Sie verringern ihren Widerstandswert bei steigender Spannung, meist drastisch ab einer charakteristischen Schwellspannung Ă€hnlich einer Zener-Diode (jedoch fĂŒr beide PolaritĂ€ten). Sie werden zur Begrenzung von Ăberspannungsimpulsen (Schwellspannungen von 5 Volt bis mehrere Kilovolt) eingesetzt, nicht jedoch zur Spannungsstabilisierung.
Kurzbezeichnungen wie MOV (metal oxide varistor) oder auch VDR (von engl. voltage dependent resistor) leiten sich aus Material und Verhalten ab.
KohÀrer enthalten Kohlegrieà und verringern ihren Widerstandswert durch Hochfrequenzströme.
Druck- und dehnungsabhÀngige WiderstÀnde
- Dehnmessstreifen sind FolienwiderstÀnde, die ihren Widerstandswert in AbhÀngigkeit ihrer Dehnung Àndern. Daraus lÀsst sich die mechanische Spannung an dem Bauteil, auf dem sie aufgeklebt sind, ermitteln.
- WiderstĂ€nde aus Stapeln aus Graphit-Scheiben verringern ihren Widerstandswert bei Druck. Sie können hohe Verlustleistungen ertragen und wurden frĂŒher zur Motorsteuerung (NĂ€hmaschinen) eingesetzt und mit einem Pedal bedient.
- Die nicht als Widerstand bezeichneten Kohlemikrofone verĂ€ndern ihren Widerstandswert durch den wechselnden Druck einer Schall empfangenden Metallmembran auf eine KohlegrieĂ-FĂŒllung.
Verstellbare WiderstÀnde
- Ein elektrisches Widerstandsbauelement, dessen Widerstandswert im normalen Betrieb mechanisch, wie durch Drehen oder Verschieben eines Stellgliedes, verĂ€nderbar ist, wird als Potentiometer bezeichnet. Es besitzt drei AnschlĂŒsse, die des einfachen Bauteils Widerstand und einen dritten Schleifer-Anschluss fĂŒr das Abgreifen des eingestellten Widerstandswertes. Potentiometer sind fĂŒr hĂ€ufiges Verstellen geeignet. Hauptanwendung sind Pegeleinstellung oder Erfassung einer Winkel- oder lateralen Position.
- Trimmpotentiometer (geringe Leistung) und StellwiderstĂ€nde (groĂe Leistung) sind nur fĂŒr gelegentliches Verstellen geeignet, beispielsweise im Rahmen eines einmaligen Abgleichvorgangs wĂ€hrend der Produktion.
- Historisch wurden verĂ€nderliche LeistungswiderstĂ€nde als Rheostat bezeichnet â im englischen Sprachraum ist der Begriff Rheostat fĂŒr verĂ€nderliche DrahtwiderstĂ€nde heute noch ĂŒblich.
In speziellen Anwendungen werden auch WasserwiderstĂ€nde zum Anlassen von SchleifringlĂ€ufermotoren in Form der FlĂŒssigkeitsanlasser benutzt oder als vergleichsweise kostengĂŒnstig zu realisierender Leistungswiderstand beispielsweise zur Sternpunktbehandlung in Umspannwerken eingesetzt. Dabei werden Elektroden in ein geschlossenes WassergefÀà getaucht. Durch die Eintauchtiefe der Elektroden kann bei manchen Bauformen der Widerstandswert variiert werden.FlĂŒssigkeitsanlasser fĂŒr sehr groĂe Leistungen/Ströme, beispielsweise zum langsamen Anfahren der elektrischen GroĂmotoren in Schaufelradbaggern, waren anstelle von Wasser mit SchwefelsĂ€ure gefĂŒllt.
Weblinks
Einzelnachweise
- Klaus Beuth: Bauelemente Elektronik 2. Vogel Business Media, WĂŒrzburg 2010, ISBN 978-3-8343-3170-0, S. 25.
- Datenblatt Yageo Chip Resistors. (PDF) In: yageo.com. Abgerufen am 22. September 2014 (englisch).
- Farbcode widerstand. the Resistor Guide, abgerufen am 12. Dezember 2012 (englisch).