Giới thiệu chung về điện trở: Cấu tạo và ứng dụng - The first knowledge sharing application in Vietnam

Mọi người chắc ai cũng đã từng nghe về điện trở. Nó là một thành phần không thể thiếu trong các mạch điện tử và hiện diện trong gần như tất cả các thiết bị điện, điện tử xung quanh ta. Vậy điện trở là gì? Công dụng của nó và phân loại điện trở như thế nào? Hãy cùng tìm hiểu qua bài viết dưới đây!

Điện trở là gì?

Điện trở là một linh kiện điện tử thụ động có chức năng hạn chế dòng điện trong một mạch điện. Phép loại suy thường được sử dụng để giải thích hoạt động của nó là coi dòng điện như nước chảy trong đường ống, một điện trở có thể được coi là một điểm thắt lại trong đường ống giới hạn dòng chảy của nước.

Điện trở thường gắn liền với định luật Ohm (một định luật vật lý về sự phụ thuộc vào cường độ dòng điện của hiệu điện thế và điện trở) với công thức U=I×R. Trong đó U là hiệu điện thế trên một điện trở, I là dòng điện chạy qua điện trở và R là giá trị của điện trở. Đây là phương trình kết nối điện trở, hiệu điện th, dòng điện với nhau và là phương trình cơ bản đáng nhớ khi làm việc với điện trở (và các linh kiện điện tử thụ động khác).

Ở cấp độ vi mô, điện trở được làm từ nhiều loại vật liệu khác nhau là chất dẫn điện, nhưng không phải là vật liệu hoàn hảo, do đó khả năng di chuyển của các điện tử bị cản trở bởi cấu trúc nguyên tử của vật liệu được chọn. Bằng cách thay đổi các đặc tính của ruột dẫn như độ dẫn điện của vật liệu, diện tích bề mặt và độ dài của vật liệu được sử dụng, có thể kiểm soát điện trở với độ chính xác mong muốn. Điện trở được đo bằng Ohm và ký hiệu cho đơn vị là Ω.

Ảnh thực tế của một điện trở (phải) và hai ký hiệu cơ bản của nó trong mạch điện: IEC (trên), ANSI (dưới)

Điện trở có chức năng gì trong một mạch điện?

Điện trở có rất nhiều công dụng trong mạch điện. Dưới đây là một số công dụng phổ biến của chúng:

Khống chế dòng điện qua tải cho phù hợp.
Mắc điện trở thành cầu phân áp để có được một điện áp theo ý muốn từ một điện áp cho trước.
Phân cực cho bóng bán dẫn hoạt động.
Tham gia vào các mạch tạo dao động RC.
Điều chỉnh cường độ dòng điện đi qua các thiết bị điện.
Tạo ra nhiệt lượng trong các ứng dụng cần thiết.
Tạo ra sụt áp trên mạch khi mắc nối tiếp.

Phân loại điện trở

Phân loại theo công suất:

Điện trở thường: thường có công suất nhỏ từ 1/8W đến 1/2W.
Điện trở công suất: có công suất lớn hơn thường là 1W, 2W, 5W, 10W.
Điện trở sứ, điện trở nhiệt: điện trở công suất lớn, có vỏ bọc sứ, khi hoạt động thường tỏa nhiệt.

Phân loại theo cấu tạo, chất liệu:

Điện trở than: là loại điện trở được làm bằng cách ép hỗn hợp bột than và chất kết dính thành dạng trụ hoặc thanh có vỏ bọc gốm hoặc sơn. Chúng có giá trị trong một phạm vi rộng, công suất nhỏ (từ 1/8 đến 2W) và dung sai lớn.Thường được dùng ở khu vực tần số cao. Điện trở carbon thường được ký hiệu là CR và được sản xuất theo tiêu chuẩn E6, E12 và E24.
Điện trở film: là loại điện trở được làm bằng cách kết tinh kim loại (Metal film resistors), carbon (Carbon film resistors) hoặc oxide kim loại (Metal-oxide film resistors) trên lõi gốm. Giá trị của điện trở film phụ thuộc vào độ dày của lớp film và các đường xoắn ốc được tạo ra trên bề mặt đó (nhờ các tia laser). Điện trở film có giá trị từ rất nhỏ đến rất lớn, công suất rất thấp (1/20 đến 1/2W), dung sai rất nhỏ, và chất lượng cao (nhiễu nhiệt nhỏ, đặc tính tần cao). Điện trở màng kim loại được ký hiệu là MFR, điện trở màng carbon được ký hiệu là CF. Chúng được sản xuất theo chuẩn E24, E96 và E192.
Điện trở dây quấn: là loại được làm bằng cách quấn dây kim loại có đặc tính dẫn điện kém (ví dụ như Niken) lên lõi gốm. Loại này thường có giá trị nhỏ nhưng chịu dòng lớn và công suất rất cao (1 đến 300W), có khi lên tới hàng nghìn W. Điện trở dây quấn được ký hiệu là WH hoặc W, sai số từ 1 đến 10%..
Điện trở bề mặt/Điện trở dán/Điện trở SMD (Surface mount resistor): là loại điện trở được làm theo công nghệ dán bề mặt, tức là dán trực tiếp lên bảng mạch in. Khi này người ta có thể thu nhỏ kích thước mạch rất nhiều. Kích thước của điện trở loại này có thể nhỏ tới 0,6mm x 0,3mm (so với kích thước thông thường cỡ 8mm của điện trở than và 5cm của điện trở dây quấn)
Điện trở dãy/Điện trở thanh-Network Array Resistor: là loại được sản xuất nhằm đáp ứng cho các ứng dụng cần một loạt các điện trở cùng giá trị mắc song song với nhau (ví dụ như cần hạn dòng cho dãy hoặc ma trận các LED). Loại điện trở này có thể chế tạo rời sau đó hàn chung 1 chân (có vỏ hoặc không có vỏ) hoặc chế tạo theo kiểu vi mạch với kiểu chân SIP hoặc DIP.

Cách đọc giá trị điện trở

Trên thực tế, ngoài việc nhà sản xuất in trị số lên điện trở thì người ta quy ước chung cách đọc trị số điện trở và các tham số cần biết khác. Dựa theo bảng màu thì giá trị điện trở đọc như sau:

Màu
Giá trị
Sai số

Đen
0

Nâu
1

Đỏ
2

±2%

Cam
3

Vàng
4

Lục
5

±0.5%

Lam
6

±0.25%

Tím
7

±0.1%

Xám
8

±0.05%

Trắng
9

Hoàng kim

±5%

Bạc

±10%

Giá trị của các vòng màu trên điện trở

Cách đọc giá trị điện trở 4 vạch màu:

Vạch màu thứ nhất: Là giá trị hàng chục trong giá trị điện trở
Vạch màu thứ hai: Là giá trị hàng đơn vị trong giá trị điện trở
Vạch màu thứ ba: Là hệ số nhân với giá trị số mũ của 10 dùng nhân với giá trị điện trở
Vạch màu thứ tư: Là giá trị sai số của điện trở. Vòng thứ tư là vòng ở cuối luôn luôn có màu nhũ vàng hay nhũ bạc, khi đọc ta bỏ qua trị số của vòng này.
Giá trị điện trở = (vạch 1)(vạch 2) x 10^(vạch 3) + (vạch 4).

Cách đọc giá trị điện trở 5 vạch màu:

Vạch màu thứ nhất: là giá trị hàng trăm trong giá trị điện trở.
Vạch màu thứ hai: là giá trị hàng chục trong giá trị điện trở.
Vạch màu thứ ba: là giá trị hàng đơn vị trong giá trị điện trở.
Vạch màu thứ tư: là hệ số nhân với giá trị số mũ của 10 dùng nhân với giá trị điện trở.
Vạch màu thứ năm: là giá trị sai số của điện trở.
Giá trị điện trở = (vạch 1)(vạch 2)(vạch 3) x 10^(vạch 4) + vạch 5.

Làm thế nào để biết hướng đọc các vạch màu của điện trở?

Vạch màu đầu tiên nằm sát với cạnh nhất. Vạch màu cuối (vạch dung sai) luôn có khoảng cách xa hơn một chút so với các vạch kia giúp ta phân biệt được vạch nào là vạch đầu tiên.