저항(Resistance)

저항은 전자공학에서 가장 기본적인 부품이다.

저항의 목적은 전류의 흐름을 지연시키고 전압을 강하하는 것이다.

저항은 전기회로 안에서 전기의 흐름을 제한하여 회로 안에서의 전류(또는 전압)의 크기를 바꾸는 역할을 한다.

전류 또는 접압의 크기를 바꾼다는 말은 저항을 통과한 전기의 흐름에서 전압 또는 전류의 크기가 변경된다는 것을 의미한다.

저항 자체가 제한하는 것은 전기의 흐름 즉, 전류이지만 그 결과로 저항을 통과하면 전압이 떨어지는 결과를 가져온다.

역   할

저항은 성능이 낮은 전도체의 양쪽 끝 또는 측면에 도선이나 전도체가 2개 붙어 있는 형태로 되어 있다.

저항의 단위는 옴(ohm)이며, 오메가(Ω)를 사용한다.

예로, 1A의 전류가 흐르는 전기의 전압이 1V라면 저항이 1Ω, 또 회로에 가해지는 전압이 10V인데 저항이 5Ω이라면 전류는 2A로 낮아지게 된다.

저항은 회로도에서 위의 그림과 같으 표시하며 두번째 기호는 IEC(국제 전기 표준 회의)의 저항 기호이다.

저항을 표시할때 4.7K 저항을 4K7 로, 3.3M 저항은 3M3로 표기하기도 한다.

부품종류	회로기호	알파벳 약호	단위
저항		R	Ω(ohm)

저항의 용도는 다음과 같다.

 - 캐패시터 충전율 제한

 - 양극성 트랜지스터와 같은 반도체 부품의 전압 제어

 - LED 또는 기타 반도체 부품의 과다 전류 방지

 - 다른 부품과 결합하여 사용하는 오디오 회로에서 주파수 응답의 조정 또는 제한

 - 디지털 논리 회로에 입력되는 전압의 풀업 저항 또는 풀다운 저항용

 - 회로 내 한 지점에서의 전압 제어용

저항 2개를 직렬로 연결하여 분압기(voltage divider) 제작

가변 저항이 필요한 경우 포텐셔미터를 저항 대신으로 이용할 수 있다.

저항의 회로도

명칭	회로도기호	설명
저항		고정값을 갖는 저항기를 말하며 회로도나 부품 목록에서는 기호 R로 표시
가변저항		저항 값이 변하는 가변저항이며 표시된 용량은 가변 범위의 최대 저항값
어레이저항, 네트워크 저항		1개의 패키지에 저항이 여러 개 들어있는 부품
서미스터(Thermistor)		온도에 따라 저항 값이 변하는 저항의 일종
배리스터(Varistor)		전압에 따라 저항 값이 변하는 저항의 일종

부 품 값

1K라고 쓰는 1KΩ(kilohm)은 1,000Ω이다. 1MΩ(megohm)은 1M or 1meg로 표기하는데, 1,000K를 의미한다.

1GΩ 은 1,000MΩ이지만 잘 사용되지 않는다. 

1Ω 이하의 저항은 흔치 않으며 보통은 소수점 이하의 숫자를 Ω기호 뒤에 사용한다. 밀리옴(milliohm, 1Ω의 1천분의 1).

저항값은 DC 및 AC 회로에서는 변하지 않는다. 

일반적은 응용에서 사용하는 저항은 대체로 100Ω에서 10MΩ 사이이다. 정격전력은 1/16W에서 1,000W 사이까지 다양하지만, 대부분의 전자회로에서 사용하는 저항의 규격은 1/8W에서 1/2W 사이에서 사용한다.

허용오차

저항의 허용오차, 또는 정확도는 ±0.001%에서부터 ±20%까지 다양하며, 가장 보편적인 값은 ±1%, ±2%, ±5%, ±10%이다.

저 항 값

저항값 계산기(https://blog.naver.com/kbg814/220057573657) : ResistorProject.zip

저항은 일반적으로 몸체에 인쇄된 색 띠로 부품의 값을 표시한다.

기본적으로 4색띠를 이용하여 저항의 값을 표시하는데 5색띠를 사용하여 중간 인자 또는 분수를 표현한다.

4,5밴드 뿐만 아니라 6밴드의 제품도 존재한다.

현대의 구조에서는 저항의 값을 나타내는 세 번째나 네 번째 색 띠가 서로 가까이에 붙어 있고, 허용오차를 나타내는 색 띠가 멀리 떨어져 있다. 

저항값을 읽을 때는 가까이 붙어 있는 색 띠들이 왼쪽으로 오도록 들고 읽어야 한다.

일부 저항기에서는 몸체에 저항값이 숫자로 인쇄되어 있는 경우도 있다. 표면 장착형 저항기에도 숫자가 새겨져 있는데, 이 숫자는 기호로 표기되어 있고 저항값을 직접 표시하지 않는다. 

마지막 숫자는 저항값의 0의 개수를 의미하고, 그 앞의 숫자 2~3개가 저항값을 정의한다.

글자 R은 소수점을 표시한다.

3R3 표면 장착형 저항기의 저항값은 3.3Ω이다.

330 이란 33Ω을 뜻하고, 332는 3,300Ω을 뜻한다. 

표면 장착형 저항기 2,152는 21,500Ω을 의미한다.

0이 하나 쓰여진 표면 장착형 저항기는 0Ω 저항으로 점퍼선과 동일한 기능을 갖는다. 0Ω저항은 회로기판의 트레이스(trace)사이를 단순히 연결해주는 역할을 한다.

유럽의 경우 소수점을 대체하는 표기 방법을 사용한다. 예로 5.6K 저항은 5K6로 표시하며, 3.3M 저항은 3M3 형식으로 표기한다.

저항값의 종류(저항값의 계열 분류)

저항을 사용하다 보면 저항 값들이 이상한 숫자들로 되어 있는 것을 알 수 있다. 예를 들어 47kΩ, 560Ω 등의 저항 값은 있지만 정확히 500Ω의 값을 갖는 저항은 찾아 볼수 없다. 그 이유는 저항기 생산 업체에서 생산되는 저항들이 E계열이라는 값으로 정해져 있기 때문이다. 저항의 E계열이란 KS, JIS와 같은 여러나나의 공업규격에서 공통적으로 사용하는 규격 중의 하나로 1부터 10까지의 숫자를 10의 등비급수로 나눈 값이다. 

예를 들어 E3 계열이라고 하면 다음과 같이 계산된다.

즉, E3계열의 저항이 있다면, 1Ω, 2.2Ω, 4.7Ω, 10Ω... 과 같은 연속된 값을 갖게 된다. 그러나 실제로는 E3계열은 사용되지 않으며 가장 일반적인 2, 5, 10%의 오차를 갖는 저항은 E24 계열의 저항 값을, 1% 는 E96, 0.5% 의 오차를 갖는 경우에는 E192 계열의 저항값을 갖는다. 오차가 적은 저항일수록 높은 계열을 사용하는 이유는 그만큼 종류가 많기 때문이다.

저항을 생산할 때 이렇게 복잡한 숫자로 만드는 이유는 모든 수치의 저항값을 생산할 수 없으며 오차의 범위를 감안하면 연속적인 저항 값을 얻을 수 있기 때문이다.

작동 원리

전류의 흐름을 지연시키고 전압을 강하하는 과정에서, 저항은 전기 에너지를 흡수하며 이를 열로 방출한다. 

R을 저항(단위 Ω)이라 하고, I를 저항에 흐르는 전류(단위 A), V를 저항에 의해 강하되는 전압(양 단 사이의 전위차)이라 하면 옴의 법칙은 다음과 같이 성립한다.

 

            or                

이 수식을 달리 표현하면 저항 1Ω의 양쪽 끝에 1V의 전위차가 있을 때 전류 1A가 흐른다는 의미가 된다.

직류회로에서 저항에 의해 손실되는 전력을 W라고 한다면 공식은 다음과 같다.

여기에 옴의 법칙을 대입하면, 전류와 저항으로 전력을 표현할 수 있다.

마찬가지로 전력을 전압과 저항으로 표현할 수 도 있다.

이러한 방정식들은 정확한 전압이라 전류를 모를 때 유용하다.

즉, 1V의 전압으로 1A의 전류가 흐르는 회로에 1Ω의 저항이 들어있다면 그 저항은 1W의 전력을 소비하고 있는 것이다.

저항의 분류와 특성

저항은 사용된 재료와 제조 방법, 형태 등에 따라 다양한 종류가 있으며 새로운 형태의 저항들이 개발되고 있다.

저항의 분류

구     분		일반명칭	영문표기
고정값 저항기	탄소계	탄소피막 저항기	Carbon Film Resistor
		솔리리드 저항기	Solid Resistor Carbon Composite Resistor
	금속계	금속필름 저항기	Metal Film Resistor
		산화금속피막 저항기	Metal Oxide Film Resistor
		메탈글래즈 저항기	Metal Glaze Resistor
		휴즈형 저항기	Fusible Resistor
	권선형	권선형 저항기	Wire Wound Resistor
		권선형 무유도 저항기	Non-inductive Wire Wound Resistor
		전력형 시멘트 저항기	Cement Wire Wound Resistor
		메탈 클래드 저항기	Metal Clad Resistor
	후막형	후막 칩 저항기	Thick Film Chip Resistor
		후막 칩 어레이	Thick Film Chip Array
		후막 네트워크 저항기	Thick Film Resistor Network
		후막 칩 네트워크 저항기	Thick Film Chip Resistor Network
	박막형	박막 칩 저항기	Thin Film Chip Resistor
	기타 특수형	PTC 서미스터	PTC Thermistor
		NTC 서미스터	NTC Thermistor
		배리스터	Varistor
가변 저항기		탄소피막형 가변 저항가	Carbon Film Variable Resistor
		후막형 가변 저항기	Thick Film Variable Resistor
		코일형 가변 저항기	Wire Wound Variable Resistor
		반고정 저항기	Trimmer
		포텐시오메타	Potentiometor

저항의 특성 및 규격

저항의 규격은 저항 값과 허용 전력 외에도 사용 온도 범위, 오차 등으로 구분된다.

1. 저항값

해당 저항기의 저항 값을 Ω(ohm) 단위로 표시한다. 이 값은 오차범위 안에서의 대표 값을 말하므로 공칭 저항값이라 부른다.

저항값은 저항기의 표면에 컬러코드로 표시되어 있거나, 숫자로 표시되어 있다.

2. 사용온도

저항에서 소비하는 전력은 열에너지로 바뀌므로 많은 전류가 흐르는 저항의 경우에는 상당한 온도 상승이 있다. 

대부분의 저항은 허용전력 이내에서 사용한다면 그 범위 안에서 저항 자체가 발생시키는 열에너지에 의한 온도 상승에 견딜 수 있도록 만들어져 있다.

그러나, 통풍에 의한 냉각이 잘 이루어지지 않거나 외부 환경에 의하여 허용치 이상으로 온도가 상승하면 저항이 파괴도는 경우도 발생한다.

저항을 사용할 때에는 회로의 주변 온도에 따라 저항의 허용 온도를 중요하게 고려하여야 한다.

또한 낮은 온도에서 사용하는 경우에도 저항의 외피인 피막에 균열이 일어나거나 하는 경우가 있으므로, 낮은 온도에서 사용하는 경우에도 사용 가능 온도를 확인하여야 한다.

저항은 다른 전자부품들에 비례하여 열에 강한 부품에 속하므로 일상적인 사용에서는 크게 문제를 발생시키지 않는다.

저항의 종류에 따른 사용 온도 범위

저항의 종류	최고 사용온도
탄소피막 저항기	155
솔리드 저항기	125
금속피막 고정 저항기	155 ~ 175
산화금속 피막 저항기	235
권선형 저항기	270, 350
후막형 저항기	125

3. 온도계수 (TCR : Temperature Coefficient of Resistance)

모든 물질은 온도에 따라 전기 저항 값이 변화하며 저항기 역시 온도에 따라 저항 값이 변한다.

온도계수는 이 변화를 나타내기 위한 값이다.

재료의 저항 값은 온도의 증감에 따라 저항값이 직선적으로 변하는 경우와 비직선적으로 변화하는 경우가 있으며, 직선적으로 변화하는 경우에는 저항온도계수(TCR)을 사용하고, 비직선적으로 변화하는 경우에는 측정하는 온도를 정해 그 사이의 저항치변화율(%)로 표시한다.

저항온도계수(커패시터 충전 시간상수와 혼동을 피하고자 보통 또는 로 표기한다.)는 온도가 실온(보통 섭씨 25도로 가정)으로부터 1도가 변할 때 저항의 ppm변화로 표현된다.

예를 들어 온도계수가 300ppm인 저항의 경우에 온도가 20도 증가하면 저항 값이 실제 0.6% 증가하게 된다. 

따라서, 아주 정밀한 회로를 구성하여야 할 경우에는 저항의 온도계수도 함께 고려하여야 한다.

4. 정격전력

사용온도 범위에서 연속동작 상태로 사용 할 수 있는 최대 전력을 나타낸다.

실제 사용에서 정격 전력은 실제 회로 설계값에서 충분한 여유를 두는 것이 일반적이다.

그 이유는 정격전력 이상에서 저항이 지속적으로 사용되면 과도한 열이 발생하여 저항을 파괴할 뿐만 아니라 회로 주변을 태우고 화재의 위험성이 있기때문이다.

정격전력의 여유는 설계상의 전력에서 2배 정도로 잡는 것이 일반적이지만 회로의 사용 환경이나 부품의 배치등 여러가지 요소에 의하여 결정한다.

가장 많이 사용되는 탄소피막저항의 경우 정격전류 1/8, 1/6, 1/4, 1/2 등의 다양한 제품이 사용되며 저항의 종류에 따라 정격전력의 범위도 다르다.

회로에 사용할 저항의 종류를 결정할 때 저항의 소비전력은 매우 중요한 요소이다.

예를 들어, 발열이 많은 부분에는 내열성이 강한 시멘트 저항이나 메탈클래드 저항을 사용하여야 하며 각 저항의 종류에도 정격전력의 한도가 정해져 있다.

5. 허용오차

모든 저항기에는 공칭 저항 값에 대한 오차가 있으며, 제조회사에서는 이에 대한 허용 오차의 범위를 명시하고 있다.

허용 오차는 컬러코드로 저항 값을 표시하느 경우에는 컬러코드에 함께 표시하고, 문자로 표시할 때에는 알파벳 기호로 나타낸다.

[저항기 오차범위의 기호]

기호	A	B	C	D	F	G	J	K	M	N
허용오차	±0.05%	±0.1%	±0.25%	±0.5%	±1%	±2%	±5%	±10%	±20%	±30%

가장 일반적인 탄소 피막형 저항의 허용 오차는 ±5% 정도이지만 각 제조회사에서는 이를 선별하거나 보다 정밀한 가공 과정을 거쳐 정밀급 저항을 판매한다.

6. 최대 사용 전압

저항에 인가될 수 있는 최대 전압의 크기를 나타낸다.

만일 이 이상의 전압이 흐르게 되면 저항이 파괴되거나 직접 전류가 흘러 회로 자체가 파괴되기도 한다.

저항은 기본적으로 물직의 전기저항 특성을 이용한 것으로 이외에도 습도와 흐르는 전류의 크기, 전류의 주파수에 따라서 여러가지 특성이 변화한다.

저항(저항기)의 종류

저항기는 크게 고정 저항기와 가변 저항기로 나누어지며, 사용하는 재료에 따라 탄소계와 금속계로 분류된다.

고정저항기

1. 탄소피막 저항기(Carbon Film Resistor)

 - 가장 널리 사용되는 형태의 저항으로 세라믹 로드에 탄소분말을 피막 형태로 입힌 후 나선형으로 홈을 파서 저항 값을 조절하는 방법으로 만든다.  이후에 저항의 표면에 절연도장을 입히고 절연 도장의 유무에 따라 비절연형, 간이절연형으로 구분하기도 한다.

일반용으로 가격이 싸며 가장 많이 사용되며 고정밀도나 대전력이 아닌 모든 경우에 가장 널리 사용되는 형태의 저항이다.

단, 전류의 잡음이 크다.

 

저항 범위 : 1.0Ω ~ 100MΩ

전력 범위 : 1/8W, 1/4W, 1/2W

오차 범위 : ±5% ~ ±2%

온도 계수 : +350 ~ -1300ppm/℃

장점	단점
- 양산화에 의하여 가격 저렴 - 사용온도 조건내에서의 저항치 분포 양호 - 높은 저항치를 소형으로 제조 - 실장요구에 따라 형상선정이 가능	- 저항온도계수가 비교적 크다 - 전류잡음이 크다

2. 솔리드 저항기(Solid Resistor)

 - 솔리드 또는 몰드 저항기라고 한다. 탄소 분말에 저항 값 조절을 위해 혼합재를 섞고 결합제인 폴리머와 함께 그대로 성형한 형태의 저항이다. 한 덩어리의 저항체로 이루어진 저항이기 때문에 정확한 정밀도를 가진 높은 저항을 만들기 어렵지만 소형으로 고내압, 고저항의 제품을 만들기가 용이하다. 생산 가격이 저렴하고 고주파 특성도 양호하지만 습기에 약하고 온도계수 역시 크다. 

3. 금속피막 저항기

 - 정밀한 저항이 필요한 경우에 가장 많이 사용되는 저항기로 특히 고주파 특성이 좋으므로 디지털 회로에 널리 사용된다. 온도 특성, 전류 잡음 등의 많은 장점을 가지고 있다.  

 - 탄소피막저항에 비하여 온도에 따른 저항값이 변화가 적고 잡음에 강하다. 이 때문에 정밀한 저항이 필요하거나 우수한 고주파 특성이 욕구되는 경우에 많이 사용된다.

  

저항 범위 : 20Ω ~ 2MΩ

전력 범위 : 1/8W, 1/4W, 1/2W

오차 범위 : ±0.5%, ±1%, ±2%

온도 계수 : ±25 ~ ±250ppm/℃

장점	단점
- 저항온도계수가 낮다 - 잡음이 대단히 낮다. - 내열성이 우수하다. - 경시변화가 매우 적다. - 고주파 득성이 양호하다. - 고정밀, 고안정성의 저항기 제작이 가능	- 가격이 비싸다.

4. 산화 금속피막 저항기

 - 사기 또는 유리 몸체에 금속류를 산화시킨 산화금속을 입힌 것으로 메탈저항과 비슷하지만 잡음 특성이 금속 피막 저항에 비해 좋치 안항서 금속 피막 저항의 저급용으로 사용된다. 열에 강한 특성을 가지고 있어서 전원회로와 같은 전류가 많이 흐르는 전원부에 많이 사용된다.

저항 범위 : 10Ω ~ 100kΩ

전력 범위 : 0.5W, 1W, 2W, 3W

오차 범위 : ±2%, ±5%

온도 계수 : ±200 ~ ±350ppm/℃

장점	단점
- 소형이면서 큰 전력에 견딜수 있다. - 실리콘계 도료의 상용으로 내열성, 불연성이 우수하다.	- 소형이면서 큰 전력이 부하되므로 저항기의 표면온도가 높게 상승되어 주위의 타 부품에 영향을 미친다. - 단위면적당의 전력밀도가 높아 저항기의 사소한 결함이 고장으로 연결되기 쉽다. - 온도계수가 금속피막저항기에 비해 높다.

5. 메탈 글래즈 저항기(Metal Glaze Resistro)

 - 금속 분말과 유리 분말의 혼합물로 저항막을 만드는 저항기로 우수한 내습, 내열성을 갖는다. 고가의 저항기로 고온이나 습도가 높은 환경에서 사용되는 기기에 주로 사용된다.

장점	단점
- 고정체 저항기와 금속피막저항기의 중간 특성을 같는다. - 내습성과 내열성이 우수하다. - 넓은 저항치 범위를 갖는다.	- 고가이다.

6. 휴즈형 저항기(Fusible Resistor)

 - 저항기의 특수한 형태의 하나로 일정한 수준 이상의 전류가 흐를 때 흐름을 차단하도록 만든 저항기. 특정 조건에서 전류의 흐름을 차단하도록 만든 저항이다.

장점	단점
- 정상상태에서는 저항기로 동작하고 과전류가 흐를 때는 단선상태로 되어 회로 및 기기를 보호한다. - 저항기로서의 신뢰성이 높아 확실한 용단 특성을 갖는다. - 불연도장을 한 불연성 저항기이다.	- 단선상태로 되어 있을 때 높은 전압이 가해지면 Arc 방전을 일으킬 우려가 있다. - Pulse 부하가 가해지는 회로에는 사용을 피한다.

7. 권선형 저항기(Wire Wound Resistor)

 - 금속 미세한 선을 세라믹 로드와 같은 권심에 감아서 일정한 저항 값을 갖도록 만든 저항기이다. 선의 길이를 조정함으로써 정밀한 저항값을 얻을 수 있다.  전력용과 정밀용이 있는데, 주로 굵은 선을 사용하여 대전력용의 저항기로 사용되며, 선을 절연체에 코일 형태로 감아 붙이기 때문에 주파수가 높은 회로에서는 사용 할 수 없다.

 - 정밀한 저항 값을 갖는 저항을 만들기 용이하고, 고온과 습도에도 우수한 특성을 갖는 저항기를 만들 수 있다. 안전성이 좋은 정밀 저항이여서, 주로 계측기 등에 많이 사용된다.

저항 범위 : 0.1Ω ~ 200kΩ

전력 범위 : 1/8W, ~ 2W

오차 범위 : ±0.1%, ±1%

온도 계수 : ±30 ~ ±100ppm/℃

장점	단점
- 고온에 견디므로 부하전력을 크게 할 수 있다. - 과부하에 강하다. - 온도계수가 작다. - 잡음이 극히 적다. - 저저항값이 비교적 용이하게 얻어진다. -기계적으로 강한 구조이다.	- 고저항값을 얻기가 어렵다. - 고저항의 경우 선경이 가늘어야하므로 단선의 우려가 있다.

8. 권선형 무유도 저항기(Non Inductive Wire Wound Resistor)

권선형 저항기는 권심에 저항선을 코일처럼 감아서 만들기 때문에 코일에 으ㅟ한 유도 성분이 발생한다. 이 유도 성분은 저항과 결합하여 고주파대에 필터로 작용하거나 하여 전달되는 신호에 악영향을 미칠 수 있다. 따라서, 중요한 신호를 전달하는 경로에는 유도성분을 제거한 무유도 저항기를 사용한다. 타소피막 저항기나 금속필름 저항기는 유도 성분이 있더라도 아주 미미하므로 뮤유도 저항기를 따로 분류하지 않는다. 권선형 무유도 저항기에서는 코일 형태의 저항선에 의한 유도 성분이 서로 상쇄되도록 감는 방향을 구분해서 감는 방법으로 유도성분을 제거한다.

9. 시멘트저항 & 메탈클래드 저항기

 - 불연성의 수지로 씌운 것으로 고온에도 발화하지 않는다.

 - 절연성이 풍부하여 장착이 쉽다.

 - 외형으로는 같아 보여도 저항기에 따라 특징이나 결점이 다르기 때문에 Maker의 Catalog를 확인하여야 한다.

 - 고 전력에서는 기판위에 띄워 장착한다.

 메탈클래드 저항기는 방열성을 보다 높이기 위하여 방열핀을 갖춘 금속 케이스에 몰딩한 저항기이다. 메탈클래드의 금속 케이스에는 주로 알루미늄등이 사용된다.

장점	단점
- 불연성이다. - 방열특성이 우수하다.	- 무게가 무겁다. - 부피가 크다.

10. 후막칩 저항기(Thick Film Resistor)

 - 칩형태의 저항기로 세라믹 기판 위에 저항체를 후막 형태로 얹어서 제조하며 지속적으로 소형화가 이루어지고 있다.

 - 소형, 박형으로 고밀도 실장이 가능하며, 고주파 특성이 우수하여 핸드폰, 컴퓨터등 첨단기기에 사용된다.

 - 전격전력이 작아서 신호를 전달하는 디지털 회로에서만 사용한다.

회로가 점점 소형화되고 부품의 대부분이 SMT(Surface Mount Technology)공법에 의해 장착되면서 개발된 형태의 저항기이다.

장점	단점
- 소형, 박형으로 고밀도 실장이 가능하다. - 실장 코스트가 절감된다. - 고주파 특성이 양호하다.	- 고가이다. - 납땜조건(온도, 시간)의 관리가 필요하다. - 기판 Pattern 배선에 주의가 필요하다.

11. 박막형 저항기(Thin Film resistor)

 - 박막형 칩 저항기는 후막형 칩 저항기와 거의 같은 모양을 가지고 있지만 저항체 막의 두께가 훨씬 얇고 저항체 금속으로 Ni-Cr계, TiN, TaN등이 주로 사용된다. 박막형 칩 저항기는 후막형 칩 저항기보다 저항값 허용치와 저항 온도계수 특성이 정밀하고, 전류 노이즈 특성, 고주파 특성이 우수하여, 정밀기기등에 주로 사용된다.

12. 어레이 저항기(Array Resistor)

 - 어레이 저항은 저항 값을 가진 여러 개의  저항을 묶어 일체형으로 만든 것으로, 디지털 회로에서 주로 사용되며, LED 전류를 제어하는 경우에도 사용된다. 어레이 저항은 회로의 실장 공간이 줄어들어 편리하다는 장점이 있다.

 - SIP타입, DIP타입, SMD타입 이 있다.

13. 박막형 칩 저항기(Thin Film Chip Resistor)

 - 박막형 칩 저항기는 후막형 칩 저항기와 거의 같은 모양을 가지고 있지만, 저항체 막의 두께가 훨씬 얇고 저항체 금속으로 Ni-Cr계, TiN, TaN등이 주로 사용된다.

박막형 칩 저항기는 후막저항기보다 저항값 허용치와 저항온도 계수 특성이 정밀하고, 전류 노이즈 특성, 고주파특성이 우수하여 정밀기기 등에 주로 사용된다.

가변 저항기

가변 저항기는 저항 값을 바꿀 수 있는 형태의 저항의 총칭이다.

흔히 볼륨이라고 부르는 단어는 신호의 양을 조절한다는 의미이지만 일반적으로 손잡이를 돌려 저항 값을 가감하는 가변저항을 의미한다. 영문표기로 Potentiometer라는 단어를 많이 사용하지만 우리말로 포텐셔메타라고 말 할때보다 정밀한 Precision Potentiometer를 주로 가리킨다.

가변저항기의 종류에는 사용하는 저항체의 종류에 따라 탄소피막형, 서미트형, 권선형 가변저항기가 있으며 이밖에도 여러가지 신소재를 이용한 제품들이 개발되고 있다.

또한 형태에 따라서는 일반적인 가변저항기와 반고정 저항기, 정밀형 가변저항기, IC형 가변저항기 등이 있다.

[저항체 재료에 따른 가변저항의 종류]

종류	영문명칭
탄소피막 가변 저항기	Carbon Film Variable Resistor
서미트형 가변 저항기	Cerment Variable Resistor
권선형 가변 저항기	Wire Wound Variable Resistor
전도성 플라스틱 가변 저항기	Conductive Plastic Variable Resistor

[형태에 따른 가변저항의 종류]

종류	영문명칭
볼륨형 가변 저항기	Panel Mountable Potentiometer
슬라이드 가변 저항기	Slide Potentiometer
반고정 저항기	Trimmer Potentometer
정밀형 가변 저항기	Multi Turn Precision Potentometer

1. 탄소피막형 가변 저항기

가장 일반적인 형태의 가변저항기로 베이클라이트와 같은 절연기판 소재에 탄소 피막을 입혀 저항 값을 조절하고 저항기의 한쪽 전극을 탄소피막 위를 이동시켜 저항 값을 조절한다.

가격이 저렴하며, 성능이 안정되어 있다는 장점이 있다.

저항온도계수가 크다는 단점이 있다.

오디오용 볼륨이나 Balancer등이 있으며 흔히 볼륨이라고 할 때는 탄소피막형 회전축 가변저항을 의미한다.

장점	단점
- 가격이 비교적 저렴하다.  - 성능이 안정되어 있다.	- 저항 온도계수가 크다.

2. 서미트형 가변 저항기

세라믹을 절연체로 cermet(ceramic 와 metal을 혼합한 저항체) 저항체를 이용한 정밀 가변 저항이다. cermet은 탄소피막에 비하여 내구성이 강하고 정밀한 저항값 조절이 가능하다. 또한 온도계수가 낮고, 내습성이 우수하지만 가격이 높아, 아날로그 회로의 바이어스 조정, 레벨 미조정 회로와 같이 세밀한 조정이 필요한 곳에 사용한다.

장점	단점
- 저항온도계수가 낮다.(±100 ~ ±300ppm/℃)  - 소형이다.  - 미세 조정이 가능하다.	- 가격이 높다.

3. 권선형 가변 저항기

권선형 고정 저항기와 마찬가지로 절연체 권심에 저항선을 감아 만든다.
권선형이므로 대전력형을 만들기가 용이하기 때문에 주로 전류, 전력 조절용 가변저항부에 많이 사용하지만, 크기가 크고, 높은 저항값을 얻기가 어렵다. 
또한, 유도성분이 발생하기 쉬워 고주파 회로에는 적합화지 않다.

장점	단점
- 온도특성이 우수하다.(±50ppm/℃)  - 고정밀 저항기가 가능하고 안정적이다.  - 대전력형이 가능하다.  - 절연체에 의해 보호되므로 내전압이 양호하다.	- 고가이다.  - 고정항값을 얻기가 매우 어렵다.   - 대전력형인 경우 발연이 크다.  - 주파수가 높은 교류에 사용이 어렵다.

4. 볼륨형 가변 저항기

불륨형이라는 단어는 오디오의 볼륨에 주로 사용된다는 의미에서 나온 말이다. 국내에서는 기기의 외부에 손잡이를 두고 항상 조절 가능한 형태의 가변 저항을 볼륨이라는 단어로 사용한다. 그러나 해외에서는 Volume 이라는 단어 대신에 Potentiometer or Attenuator라고 부르기도 한다.

볼륨형 가변 저항은 대부분 탄소피막 저항체를 사용하며 용도에 따라 밀폐형과 개방형이 있고 회전축을 중심으로 전극이 움직이는 형태가 가장 많이 사용된다. 좌우로 전극이 움직이는 경우에는 슬라이드 가변 저항이라고 부른다.

5. 반고정 가변 저항기

반고정 저항은 볼륨형 저항과 달리 대부분 회로 기판에 직접 장착되며 회로의 동작점을 미세조정할 때 사용한다.

케이스 외부로 노출되는 손잡이가 없는 대신 일자 혹은 십자 드라이버로 조절하도록 되어 있다.

반고정 가변저항은 영문으로 Trimmer Potentiometer라고 부른다.

6. 정밀 가변 저항기

정밀 가변저항(Precision Potentiometer)은 일반형 가변 저항이 1회전 또는 270도의 회전각을 갖는데 비하여 2회전 이상의 회전으로 저항값을 보다 정밀하게 조절할 수 있는 저항을 말한다.

정밀 가변저항에는 볼륨형과 반고정형이 있으며 주로 사용되는 형태는 반고정형이다. 

정밀 가변저항은 고정밀도를 요구하는 회로에 사용되기 때문에 Cermet 저항체 또는 권선형 저항체가 사용된다.

서미스터와 배리스터

서미스터(Thermistor)와 배리스터(Varistor)는 저항의 일종이지만 다른 저항과는 용도가 조금 다르다. 이들 부품은 빛과 온도에 반응하여 저항값이 변하며 센서의 용도로 사용된다.

1. 서미스터

일반적으로 모든 물질은 온도가 변화함에 따라 전기저항 값이 달라진다.

저항기의 저항온도계수도 이 특성을 나타내는 것이다.

저항기에서는 이 수치가 낮을수록 안정된 저항이라고 할 수 있지만, 반대로 이 특성을 적극 활용한 부품이 바로 서미스터이다.

서미스터는 금속산화물의 혼합 성형한 후 소결(sintering)이라는 과정을 거쳐서 만드는 부품으로 저항이라기 보다는 반도체 소자에 가까운 부품이다. 

하지만 회로 안에서의 전기적인 역할은 분명히 저항이며 온도 센서의 역할을 한다.

NTC(Negative Temperature Coeefficient Thermistor)

- 온도가 상승되면 저항값이 감서하는 특성을 갖는 서미스터이다.(부온도특성 서미스터)

PTC(Positive Temperature Coefficient Thermistor)

- 온도가 상승되면 저항값이 증가하는 특성을 갖는 서미스터이다.(정온도특성 서미스터)

CTR(Critical Temperature Resister Thermistor)

- NTC와 비슷하지만 온도가 상승되면 특정의 온도 이상에서 저항값이 급격히 감소하는 서미스터이다.

이중에서 널리 사용되는 것은 NTC 이며, 컴퓨터의 메인보드에서부터 각종 냉온방기의 온도센서로 널리 사용된다.

서미스터 소자의 온도 측정 범위는 -50도 ~ 500도까지 다양하지만 실제로는 실온 부근의 온도 측정에 가장 많이 사용되며 보다 고온의 온도 측정에는 PT100 측온저항체와 같은 다른 종류의 온도 센서들이 사용된다.

2.배리스터(Varistor)

배리스터는 전압에 따라 저항값이 변하는 특성을 이용한 저항소자이다. 

배리스터는 어떤 임계전압 이하에서는 저항이 매우 높고 거의 전류가 흐르지 않으나 그 임계전압(배리스터전압)을 넘으면 급격히 저항이 낮아져 전류를 흐르게 하는 특성을 가지고 있어 과전압에 의한 반도체의 보호소자나 고주파 노이즈 필터 등으로 사용된다.

예를 들어 과전압 방지용으로 사용되었을 때에는 과전압이 흐를 때 배리스터가 연결된 회로가 저항이 0에 가깝게 줄어들므로 다른쪽에 연결된 회로에 전기가 흐르는 것을 방지하여 회로를 보호한다.

배리스터 역시 순수한 저항이라기 보다는 반도체에 가까운 소자이며 주로 ZnO와 같은 금속 산화물로 만들어진다.

이 때문에 흔히 MOV(Metal Oxide Varistor)라고 불리기도 한다.

사용법

LED와 직렬로 연결하여 사용

LED를 과다전류로부터 보호하기 위해 LED 제조업체가 정한 규격의 전류를 넘지 않도록 저항을 선택하여 직렬로 연결해 준다. 

단일 스루홀 타입 LED의 경우(보통 인디케이터 LDE), 순방향 전류(forward current)는 보통 20mA가량으로 제한되어 있고, 저항값은 사용되는 전압에 따라 달라진다.

고출력 LED를 사용하거나, LED 어레이를 사용할 경우, 허용 가능한 전류는 훨씬 높으며, LED유닛에 자체적으로 전류를 제한하는 부품이 포함된다.

트랜지스터의 전류 제한

저항은 트랜지스터의 베이스에 과다전류가 흐르는 것을 방지하기 위해 필요하다.

풀업저항과 풀다운저항

마이크로컨트롤러 같은 논리칩의 입력에 기계식 스위치나 푸시버튼이 연결된 경우 풀업저항 또는 풀다운저항을 사용한다. 

이때 각각의 저항에는 전원의 + 단자 또는 그라운드 핀을 연결하여 스위치가 개방되는 동안 중간 상태(스위치 연결 중의 개방 상태)에서 '플로팅'이 일어나는 것을 방지한다. 

플로팅 현상이란 플로팅을 직역하면 떠있다는 의미이다. 디지털회로에서 플로팅 상태라고 하면 "알수없는 상태"라고 보면된다.

디지털회로에서 특정 회로 포트에 상태를 확인하는 경우 LOW 아니면 HIGH값을 받아야 하는데 상태를 알수 없는 경우가 발생하게된다. 

이러한 경우가 플로팅 상태이다.

그림에서 스위치가 연결되면 전류가 정상적으로 흐르게 된다. 만일 스위치가 연결되지 않은 상태에서 전류가 흐르는지 안흐르는지 알수 없는 상태가 되는 것을 플로팅현상이라한다.

플로팅 현상이 생기는 이유는 디지털 핀을 입력 상태로 설정하면 5V값은 HIGH, 0V값은 LOW로 인식한다.

그런데 핀자체의 칩에서 0V, 5V인지 1V인지 인식할 수가 없어서 플로팅현상이 생기게 된다.

입력 단자 주위에 정전기나 잡음에 의해서 오류가 생기게 되는 것이다.

이를 방지하기 위해 풀업 저항이나 풀 다운 저항을 회로에 연결하여 해결한다.

풀업저항

저항을 앞에 붙여서 플로팅 현상을 해결 하는 방법이 풀업(PULL UP)저항 이다.

풀업 저항에서 스위치가 열린 상태일 때는 입력 핀으로 전류가 흐르게 되고 전원 접압과 같은 5V 전압이 걸리게 된다.

입력 핀에서는 HIGH 값을 인식하게된다.
풀업 저항에서 스위치가 닫힌 상태가 되면 모든 전류는 GND쪽으로 흐르게 된다.

그러면 입력핀에는 0V의 전압이 걸리게 되면서 입력 핀에서는 LOW를 인식하게 된다.

풀다운저항

풀다운 저항은 풀업 저항과는 반대로 밑에다가 저항을 연결하는 방식이다.

스위치가 열린 상태에서는 어디에도 전류가 흐르지 않고 입력핀에는 0V의 전압이 걸려 LOW 값을 인식한다.

스위치가 닫힌 상태에서는 GND쪽에 저항이 연결되어 있어 저항으로 인해 전류는 모두 입력핀 쪽으로 흐르고 입력핀에는 전원 전압과 같은 5V거 걸리면서 HIGH값을 인식하게된다.

RC 네트워크 ( 커패시터에서 추가설명 )

저항을 커패시터와 직렬로 연결하여 충전 및 방전시간을 조절할 수 있다. 스위치가 닫히면 저항이 제한하는 충전률로 커패시터가 전원공급기로부터 스스로를 충전시키게 된다. 이상적인 커패시터는 DC 전류에 대하여 무한대의 저항을 갖기 때문에, 아래 그림에서 A 지점에서 측정한 전압은 공급 전압에 가까워질 때까지 증가한다. 이는 RC(저항-커패시터) 네트워크로 알려져 있다.

(RC 네트워크에서, 스위치가 닫힐 때 저항은 A 지점에서 측정되는 커패시터의 전위차의 증가율을 제한한다.)

분압기

두 저항을 이용하여 분압기(Voltage Divider)를 만들수 있다.

논리칩이나 컴퓨터의 입력과 같이 출력 노드가 높은 임피던스를 갖는 경우라면 전기적 노이즈에 대해 보다 민감할 수 있으며, 높은 전류의 흐름을 유지하고 주변기기의 안정성을 유지하기 위해 낮은 저항을 이용한 분압기가 필요할 수 있다.

을 공급되는 전압이라 하면, A 지점에서 측정되는 출력전압  은 다음의 공식으로 구할 수 있다.

현실적으로 실제 은 얼마나 무거운 부하가 걸리느냐에 의해 영향을 받게 된다.

직렬저항

직렬로 연결된 저항이 R1, R2, R3, ...... 으로 이어지면, 종 저항 R은 저항의 합으로 표시된다.

각 저항을 지나는 전류는 같고, 각 저항의 양단에 걸리는 전압은 저항에 비례하여 변한다.

만일 모든 저항의 양단에 걸리는 전원의 전압을 VS라 하고, 모든 저항의 합을 RT라 하고, 저항 하나의 값을 R1이라 하면, R1에 걸리는 전압 V1은 다음의 공식으로 주어진다.

병렬저항

둘 이상의 저항(R1, R2, R3, .....)을 병렬로 나란히 연결하면, 총 저항 R은 다음의 공식으로 주어진다.

R1, R2, R3, ...... 이 모두 같은 저항을 갖고 있다고 가정하여 RI라고 표시하고, 저항의 개수를 N이라고 하자. 

저항이 모두 병렬로 연결될 때 RT는 다음과 같다.

각 저항의 저항값과 정격전력(WI)이 모두 같다고 하면, 전력을 분산하기 위해 병렬로 연결된 이 저항들이 처리할 수 있는 총 전력량(WT)은 다음과 같다.

따라서 어떤 작업에서 높은 전력의 저항이 필요한 경우, 전력량이 낮고 저항이 높은 저항기 여러 개를 병렬로 연결하여 고전력 권선 저항기 하나를 대체할 수 있으며, 더 저렴한 비용으로 같은 효과를 얻을 수 있다.

예를 들어 5W, 50Ω 저항기를 사용해야 한느 경우 이를 0.5W, 500Ω인 저항기 10개로 대체할 수 있다. 이때 저항들이 밀접하게 연결되어 있다면 배출되는 열이 서로 영향을 미칠 수 있다는 점에 주의해야 한다.

잡음

회로 안에서 저항에 의한 잡음은 저항의 성분에 따라 달라지지만, 하나의 저항에 대한 잡음은 전압과 전류에 비례한다.

저전압 회로(예를 들어 고이득 증폭기(high-gain amplifter)의 입력단에서)는 가능하면 낮은 전압에서 저전력 저항을 사용해야 한다.

[ 참고 : ICBanQ 기초전자부품정보 : https://www.icbanq.com/ELECINFO_NET/Elec_Basic.aspx?idx=01&sidx=3 ]

[ 참고 : Make: 전자부품백과사전 - 전력 전원 및 변환 Vol.1, 한빛미디어 ]

[ 참고 : 풀업저항과 풀다운 저항 : https://k96-ozon.tistory.com/59 ]