Modul 3 Elektrik für die EASA Teil 66 Lizenz

Widerstand

Postby Fritz » 02 May 2012 11:53

Ein Widerstand ist ein zweipoliges passives elektrisches Bauelement zur Realisierung eines ohmschen Widerstandes in elektrischen und elektronischen Schaltungen. Widerstände werden beispielsweise verwendet, um
den elektrischen Strom auf sinnvolle Werte zu begrenzen
die elektrische Spannung in einer Schaltung aufzuteilen
elektrische Energie in Wärmeenergie umzuwandeln.
Image Widerstand DIN-Norm - Image Widerstand US

Hauptanwendungen
Einstellen eines bestimmten elektrischen Stromes bei gegebener elektrischer Spannung (Vorwiderstand)
Einstellen einer bestimmten elektrischen Spannung bei gegebenem elektrischen Strom (Arbeitswiderstand, shuntwiderstand)
Teilen einer elektrischen Spannung in einem bestimmten Verhältnis (Spannungsteiler). Dazu werden mindestens zwei oder mehr Widerstände in Reihe geschaltet (Reihenschaltung).
Teilen eines elektrischen Stromes in einem bestimmten Verhältnis (Stromteiler). Dazu werden mindestens zwei oder mehr Widerstände parallel geschaltet (Parallelschaltung).
Erzeugung eines definierten Pegels für den Fall, dass ein Anschluss eines elektrischen Bauteils (z. B. IC) nicht beschaltet oder über einen elektrischen Leerlauf mit dem Rest der Schaltung verbunden ist (z. B. Pullup- beziehungsweise Pulldown-Widerstand)
Erzeugung eines definierten Pegels zur Einstellung von Arbeitspunkten von aktiven Bauelementen, z. B. bei Transistor- oder Operationsverstärkern.
Umwandlung elektrischer Energie in Wärmeenergie wie in Glühlampen, Lötkolben oder Heizlüfter

Ein linearer Widerstand 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.

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Bauformen für verschiedene Widerstände

Elektrische Widerstände gibt es als elektronische Bauelemente in verschiedenen Ausführungen, die sich zum Beispiel in der Art und Form des Widerstandsmaterials unterscheiden:
Schichtwiderstände:
Kohleschichtwiderstand
Metallschichtwiderstand
Metalloxid-Schichtwiderstand
Cermet- (auch Dickschicht-)Widerstand
Fotowiderstand (kurz LDR, lichtabhängiger Widerstand, zum Beispiel aus einer Cadmiumsulfid-Schicht)
Folienwiderstände (planar) und massive Metallwiderstände
Bremswiderstand (kurzzeitig hoch belastbar)
Shunt-Widerstand (Blech oder Folie, auch in Form mehrerer paralleler Stangen, oft mit Kelvin-Kontaktierung)
Massewiderstände
Kohle-Massewiderstand
Kohlekeramik-Massewiderstand
Metallkeramik-Massewiderstand
Heißleiter- (NTC-) und Kaltleiter- (PTC-) Widerstände
Varistor (kurz VDR, spannungsabhängiger Widerstand)
Drahtwiderstand
Potentiometer (veränderbarer Widerstand)

Weiterhin kennt man
für Hochfrequenz geeignete Bauformen wie den Möbius-Widerstand. Diese Bauformen sind induktionsarm, ungewendelt, es gibt auch koaxiale Bauformen. Anwendungen sind zum Beispiel Abschlusswiderstände.
für hohe Spannungen geeignete Bauformen (große Länge, meist aus Metalloxid).

In einer monolithischen integrierten Schaltung (Basismaterial einkristallines Silizium) ist die Wahl der Widerstands-Materialien sehr eingeschränkt. Hier wird für jeden benötigten Widerstand oft jeweils ein besonders beschalteter Transistor als Widerstands-Ersatz verwendet, da „echte“ Widerstände im Layout mehr Fläche benötigen. Sollen reale Widerstände in der Schaltung benötigt werden, verwendet man meist polymorphes Silizium.


Farbkodierung auf Widerständen


Temperaturabhängige Widerstände
Thermistoren sind Widerstände mit einer gezielt ausgeprägten Temperaturabhängigkeit. Man unterscheidet:
PTC-Widerstände (Kaltleiter, positiver Temperaturkoeffizient): der Widerstandswert steigt mit steigender Temperatur, verwendet als Temperatursensor, als selbstrückstellende Sicherung, als selbstregelndes Heizelement und zur Steuerung der Entmagnetisierung von Bildröhren.
NTC-Widerstände (Heißleiter, 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 früher als Strom-Konstanthalter in den Heizkreisen von Röhrengeräten verwendet und funktioniert aufgrund von Eigenerwärmung eines Eisendrahtes in Wasserstoff.

Fotowiderstände
CdS-Fotowiderstand; die fotoempfindliche Widerstandsschicht befindet sich zwischen den kammartigen Kontaktflächen
Ein Fotowiderstand ändert seinen Widerstand unter Lichteinwirkung. Trifft Licht auf die fotoempfindliche Fläche des Fotowiderstands, verringert sich der Widerstand durch den inneren fotoelektrischen Effekt.

Spannungsabhängige Widerstände
Sie werden Varistoren (ein aus „variabel“ und „Resistor“ gebildetes Kunstwort) genannt und bestehen aus Metalloxiden (meist dotiertes Zinkoxid). Sie verringern ihren Widerstandswert bei steigender Spannung, meist drastisch ab einer charakteristischen Schwellspannung ähnlich einer Zener-Diode (jedoch für beide Polaritäten). Sie werden zur Begrenzung von Überspannungsimpulsen (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.
Fritter enthalten Kohlegrieß und verringern ihren Widerstandswert durch Hochfrequenzströme.

Druck- und dehnungsabhängige Widerstände
Dehnmessstreifen sind Folienwiderstände, die aufgeklebt werden. Sie ändern ihren Widerstandswert in Abhängigkeit ihrer Dehnung beziehungsweise Zugspannung.
Widerstände aus Stapeln aus Graphit-Scheiben verringern ihren Widerstandswert bei Druck. Sie können hohe Verlustleistungen ertragen und wurden früher zur Motorsteuerung (Nähmaschinen) eingesetzt und mit einem Pedal bedient.
die nicht als Widerstand bezeichneten Kohlemikrofone verändern ihren Widerstandswert durch den wechselnden Druck einer Schall empfangenden Metallmembran auf eine Kohlegrieß-Füllung.

Verstellbare Widerstände
Ein elektrisches Bauteil, mit dessen Hilfe sich ein beliebiger Widerstandswert zwischen zwei Grenzwerten einstellen lässt, heißt Potentiometer, im Fachjargon auch Poti genannt. Es besitzt drei Anschlüsse, die des einfachen Bauteils Widerstand und einen dritten Schleifer-Anschluss für das Abgreifen des eingestellten Widerstandswertes. Potentiometer sind für häufiges Verstellen geeignet. Hauptanwendung sind Pegeleinstellung oder Erfassung einer lateralen oder Winkelposition.
Trimmwiderstände/Trimmpotentiometer (geringe Leistung) und Stellwiderstände (große Leistung) sind nur für gelegentliches Verstellen geeignet.
Beide Formen gibt es auch in elektronischer Form (integrierter Schaltkreis mit Widerstandskette, elektronischer Umschaltung und EEPROM zur Speicherung des Stellwertes)
Regelmäßig stufenlos veränderliche Leistungswiderstände werden als Rheostat bezeichnet.

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Potentiometer
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Schiebewiderstand
email: deutsch@EASA66.eu
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www.easa66.info
Kurse sind Englisch und Deutsch zusammen und kosten 20 bis 70 Euro pro Modul.
Fritz
 
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