مدارهای الکترونیک از اجزایی ساخته شده‌اند. یکی از مهم‌ترین این اجزا، مقاومت فلزی است. وجود این بخش به منظور محدود کردن مقدار جریانی مشخص در یک بخش خاص از مدار، ضرورت دارد. از طرف دیگر از طریق این بخش می‌توان به افت ولتاژهای مورد نظر دست زد. در حال حاضر تولیدکنندگان، انواع مختلفی از این قطعات را طراحی کرده و روانه بازار مصرف می‌کنند. بنابراین شما می‌توانید با توجه به شرایط و کاربردی که در نظر دارید ابزار مناسب را انتخاب کرده و از آن استفاده کنید. هر کدام از این تجهیزات، ویژگی‌های مخصوص به خود را دارند و کاربردهایشان نیز با یکدیگر متفاوت است. یکی از انواع این قطعات، مقاومت فلزی است.
برای اینکه بتوانید از مقاومت فلزی در مصارف خود استفاده کنید باید در ابتدا این محصول را به میزان کافی بشناسید و کاربردها و قیمت آن را نیز بدانید. در این مقاله قصد داریم به بیان مطالبی در این زمینه بپردازیم.
مقاومت فلزی چیست؟
مقاومت به طور کلی یکی از مهم‌ترین قطعات در بردهای الکترونیکی به شمار می‌رود. از طرف دیگر، این قطعات، ساده‌ترین نوع قطعات الکترونیکی هستند.
همان‌طور که می‌دانید جریان الکتریکی به پیدایش دو کمیت در هر مدار منجر می‌شود. یکی از این مفاهیم، اختلاف پتانسیل یا ولتاژ بوده و مفهوم دیگر مقاومت الکتریکی است. مطابق با قانون اهم، برقراری اختلاف پتانسیل در دو سمت یک سیم پیچ به پیدایش جریان الکتریکی و مقاومت الکتریکی منجر می‌شود. از قطعه مقاومت به منظور کاهش جریان الکتریکی در مدارهای مختلف استفاده می‌کنند.
در واقع این قطعه می‌تواند میزان مناسبی از جریان الکتریکی را بنا به خواست و نیاز اپراتور در اختیار وی قرار دهد. این تجهیزات از این امکان برخوردار شده‌اند که با استفاده از ساختار ویژه شیمیایی خود و همچنین نحوه آرایش مولکولی مواد به کار رفته در ساختارشان، قسمتی از جریان الکتریکی را به گرما و حرارت مبدل سازند تا اجازه عبور از مدار پیدا نکنند.
در مواقعی که الکترون‌ها از طریق سیم در حال عبور هستند، برخی از آن‌ها این امکان را به دست می‌آورند که از طریق بخش‌های خالی سیم عبور کنند. اما برخی از الکترون‌ها نیز به یک اتم برخورد می‌کنند و به عقب بازگشت داده می‌شوند. در برخی از مواقع نیز امکان برخورد الکترون‌ها به یکدیگر وجود دارد. این موضوع سبب می‌شود که جریان الکترون‌ها حالتی غیر یکنواخت پیدا کند و یک مانع در برابر آن‌ها و عبورشان در مدار قرار بگیرد. این، کاری است که مقاومت انجام می‌دهد.
یکی از انواع این قطعات، مقاومت فلزی است. مقاومت فلزی که از آن گاه با عنوان مقاومت فیلم فلزی نیز یاد می‌شود، در حقیقت یکی از پرمصرف‌ترین انواع مقاومت‌های موجود در بازار است. این دسته از مقاومت‌ها برای این که بتواند مقدار جریان الکتریکی را در بخشی از مدار محدود نمایند، از فیلم و یا لایه‌های بسیار نازک فلزی استفاده می‌کنند.
لایه‌های فلزی که از جنس نیکل، کربن، کروم و… به وجود آمده‌اند. این لایه‌های فلزی را بر روی بخشی سرامیکی قرار می‌دهند تا در برابر عبور جریان الکتریکی و حرارت از خود مقاومت نشان دهد. در فرآیند تولید این نوع از مقاومت‌ها لایه‌های فلزی را در امتداد یک بستر ساخته شده از جنس فلز می‌پیچند. همچنین می‌توانند این لایه‌ها را به نحوی جای‌گذاری کنند که به صورت کامل بخش و بستر فلزی را بپوشاند.
پس از آن از لیزر استفاده می‌کنند و فلز مورد نظر را برش می‌دهند تا مقاومت مورد نظرشان به وجود آید. میزان مقاومت این قطعه به عرض برش فیلم فلزی وابسته است و با ضخامت آن نیز در ارتباط قرار می‌گیرد. به مقاومت فلزی مقاومت وات بالا نیز گفته می‌شود.
این نوع از مقاومت، شباهت بسیار بالایی به مقاومت کربنی دارد. اما با این حال با مقاومت کربنی دارای اختلافاتی است. بیشترین میزان اختلاف این قطعات الکترونیکی در دقت آن‌ها است. به نحوی که مقاومت فلزی از دقت بسیار بالاتری نسبت به مقاومت کربنی برخوردار شده و می‌تواند نوسان‌های ۲ درصد، ۱ درصد و یا نیم درصد را تجربه کند.
مزایای خرید مقاومت فلزی چیست؟
در حال حاضر از مقاومت فلزی در صنایع بسیار زیادی استفاده می‌کنند. دلیل عمده مصارف بالای این نوع از قطعات الکترونیکی، مزایا و ویژگی‌های مثبت آن‌ها است. یکی از مهم‌ترین مزایای خرید مقاومت فلزی این است که این محصول می‌تواند در دماهای بسیار بالا هم به کار خود ادامه دهد. بدون اینکه هیچ مشکلی در روند فعالیت قطعه به وجود بیاید.
به همین ترتیب اگر دما افزایش پیدا کرده و یا هر گونه تغییرات دمایی اتفاق بیفتد، این قطعه باز هم مقاومتی بسیار بالا از خود نشان خواهد داد. از طرف دیگر در فرایند تولید این تجهیزات به جای کربن از برخی فلزات استفاده شده و لذا قیمت مقاومت فلزی کاهش بسیار زیادی را تجربه می‌کند.
این مقاومت‌ها از سایز و اندازه بسیار کوچکی بهره‌مند شده و این امکان را دارند که در مدت زمان‌های طولانی ثبات کاری خود را حفظ کنند. این دسته از مقاومت‌ها از دامنه عملیاتی بسیار وسیعی برخوردار شده‌اند و شما می‌توانید در شرایط و موقعیت‌های گوناگون از آن‌ها استفاده کنید.
این قطعات الکترونیکی نسبت به مقاومت‌های کربنی و یا دیگر محصولات مشابه که با استفاده از فلزات نیمه‌رسانا تولید شده‌اند، در زمان کار و فعالیت تلفات بسیار کمتری به وجود می‌آورند. این مقاومت‌ها از توان‌ها و مقاومت‌های مختلفی تشکیل شده‌اند. بنابراین شما می‌توانید در مصارف کوچک و بزرگ از آن‌ها استفاده کنید.
کاربرد مقاومت فلزی
در هر کدام از مدارهای الکتریکی از یک طراحی خاص برای مقاومت استفاده می‌کنند. اما با وجود این تفاوت‌ها، کاربرد اصلی و عمومی مقاومت فلزی، همان محدود کردن جریان در مدار است. از مقاومت‌های فلزی می‌توان به منظور کنترل ولتاژ در قطعات نیمه‌رسانا هم استفاده کنید و یا به تنظیم و یا محدود کردن پاسخ فرکانسی در مدار یک فیلتر دست بزنید.
در حالت معمول از این قطعات در قسمت‌هایی از یک مدار استفاده می‌کنند که در آن بخش‌ها، قطعات اکتیو، میکروکنترلرها و… وجود دارند تا این قطعه بتواند عملیات محدود کردن جریان در مدار را به درستی انجام دهد و یا به تقسیم ولتاژ دست بزند.
پول آپ کردن خطوط ورودی و خروجی از دیگر کاربردهای این قطعات در مدارهای الکتریکی است تا از این طریق شرایطی مناسب برای فعالیت هر چه مناسب‌تر تراشه‌ها و یا ترانزیستورها به وجود آید.
از طرف دیگر مقاومت‌های فلزی انواع مختلفی دارند. براساس نوع این محصولات، کاربرد آن‌ها نیز با یکدیگر دچار اختلافاتی خواهد شد. بنابراین برای اینکه با کاربرد مقاومت فلزی آشنایی کافی پیدا کنید بهتر است انواع این قطعات الکترونیکی را بشناسید.
مقاومت‌های فلزی ثابت و متغیر
یکی از انواع بسیار پرکاربرد مقاومت فلزی، مقاومت ثابت است. این قطعات از مقداری ثابت تشکیل شده‌اند. در حالت معمول از این قطعات در مواقعی استفاده می‌کنند که به یک عنصر مقاومتی با میزان اهم ثابت نیاز دارند. مقاومت‌های فلزی متغیر، عملکردی درست برعکس مقاومت‌های فلزی ثابت دارند. پس شما می‌توانید میزان مقاومت این تجهیزات را به راحتی تنظیم نمایید.
مقاومت‌های فلزی قابل تنظیم
مقاومت‌های فلزی قابل تنظیم همان‌طور که از نامشان نیز مشخص شده، از امکان تنظیم شدن برخوردارند. این قطعات را می‌توانید پیش از فراهم کردن و یا طراحی مدار بر روی میزان مقاومت و اهم مورد نیاز خود، تنظیم کنید. اما این نکته را در نظر داشته باشید که پس از قرار دادن این تجهیزات در مدار، دیگر نمی‌توانید میزان مقاومت آن‌ها را تغییر دهید. بنابراین این تجهیزات پس از نصب شدن در مدار مانند مقاومت‌های فلزی ثابت، عمل خواهند کرد.
مقاومت‌های فلزی زبانه‌دار
مقاومت‌های فلزی که به صورت زبانه‌دار طراحی و تولید می‌شوند، بیشتر از دو سر دارند. بر این اساس که در زمان کاربرد، از کدام یک از سرها در مدار استفاده می‌شود، این مقاومت‌ها قادر خواهند بود مقدار مقاومتی میان ۲ تا ۴ را در اختیار مصرف‌کنندگان قرار دهند.
مقاومت‌های سیمی
مقاومت‌های سیمی به دلیل استفاده از فلز در ساختار خود در انواع مقاومت‌های فلزی دسته‌بندی می‌شوند. این مقاومت‌ها از جنس آلیاژهای نیکل مس، نیکل کروم و… ساخته می‌شوند و بر روی یک استوانه از جنس سرامیک قرار می‌گیرند. این تجهیزات را می‌توان به دو نوع دیگر نیز طبقه‌بندی کرد که شامل مقاومت‌های سیمی قدرتی و مقاومت‌های سیمی دقیق هستند.
مقاومت‌های دقیق از کمتر از ۲ وات توان برخوردار شده‌اند. از این قطعات می‌توانید در مواقعی استفاده کنید که مدار شما دقت بسیار بالایی دارد. در حالی که مقاومت‌های قدرتی از توانی میان ۲ تا ۲۰۰ وات بهره برده‌اند. پس این تجهیزات می‌توانند محدوده جریانی بسیار زیادی را از خود عبور دهند. اما این قطعات دقت کمتری دارند.
از این نوع مقاومت‌های فلزی نباید در شرایطی استفاده کنید که فرکانس‌ها بسیار بالا است. چرا که ساختار این قطعه به نحوی طراحی شده که سیم‌پیچ بر روی یک هسته سرامیکی واقع شده است.
به طور کلی این نوع از مقاومت‌های فلزی با دیگر انواع این محصولات اختلافاتی دارد. به طور معمول این قطعات الکترونیکی درون یک محفظه از جنس سیمان و یا سرامیک قرار می‌گیرند که مقطعی مربی و مستطیل و یا استوانه‌ای دارد. وجود این محفظه به این تجهیزات این امکان را می‌دهد که خنک شوند.
مقاومت‌های فلزی سیمی در شرایط سوختن، به طور کامل قطع می‌شوند و شعله‌ور نیز نخواهند شد. بنابراین در بسیاری از موارد از این قطعات به عنوان مقاومت فیوز و یا حفاظتی نیز استفاده می‌کنند.
این قطعه با ساختار خاص خود قادر است در حالت‌های طبیعی و عادی مانند دیگر مقاومت‌های فلزی عمل کند. اما در صورتی که جریان عبوری از حدی مشخص بیشتر شود، مانند یک فیوز عمل خواهد کرد و قطع خواهد شد. به این نوع از مقاومت‌ها مقاومت آجری نیز گفته می‌شود.
مقاومت‌های فلزی لایه‌ای
از مقاومت‌های فلزی لایه‌ای می‌توانید در مدارهایی استفاده کنید که از دقت بسیار بالایی برخوردار شده‌اند. در ساختار این تجهیزات ترکیبی از لایه‌های سیمی به همراه لایه‌های کربنی به کار رفته است.
قطعات مقاومت به تولید گرما و حرارت نیز دست می‌زنند. تنظیم بهره الکتریکی که به آن gain نیز گفته می‌شود از دیگر موارد مصرف و کاربرد قطعه مقاومت فلزی است. از مقاومت‌های فلزی در موتور استاتورها و همچنین انواع مختلف کانکتورها نیز استفاده می‌کنند.
چراکه این محصولات نویز بسیار کمی ایجاد می‌نمایند و از طرف دیگر تغییرات دمایی نمی‌تواند بر روی این تجهیزات اثراتی را به وجود آورد. به همین دلیل هم می‌توان از این تجهیزات در مدت زمان‌های طولانی استفاده کرد و از دقت بسیار بالای این قطعات بهره برد.
در حالت معمول از مقاومت‌های فلزی در شرایطی استفاده می‌کنند که در یک مدار تحمل بالاتری نیاز باشد و یا به مقدار دقیق‌تری نیاز داشته باشیم. در بیشتر موارد از این قطعات در مدارهای پل و یا مدارهای فیلتر استفاده می‌کنند و یا آن‌ها را در مدارهای سیگنال آنالوگ و کم نویز مورد استفاده قرار می‌دهند.
اما با این حال این مقاومت‌ها را نمی‌توانید برای مصارفی مورد استفاده قرار دهید که این تجهیزات را در معرض عبور امواج گذرا قرار می‌دهند. چراکه از ابعاد و سایزها و ساختار ویژه‌ای بهره‌مند شده‌اند.
قیمت مقاومت فلزی به چه پارامترهایی بستگی دارد؟
با توجه به مصارف و کاربردهای بسیار زیاد مقاومت فلزی، بسیاری از افراد به خرید این قطعات دست می‌زنند. بیشتر مصرف‌کنندگان پیش از خرید یک محصول به قیمت آن توجه می‌کنند. این موضوع در هنگام خرید مقاومت فلزی هم مد نظر قرار می‌گیرد. لازم است بدانید که قیمت مقاومت فلزی با در نظر گرفتن چند فاکتور و یا پارامتر مهم تعیین می‌شود.
یکی از مهم‌ترین پارامترهای اثرگذار بر قیمت مقاومت فلزی، نوع برند و شرکت سازنده این قطعات است. در حال حاضر تولیدکنندگان زیادی به کار طراحی این قطعات اشتغال دارند و این محصولات را با ویژگی‌های مختلف و کیفیات متنوع در اختیار مصرف‌کنندگان قرار می‌دهند.
با توجه به ویژگی‌ها و کیفیت این محصولات، قیمت آن‌ها نیز دچار تحولاتی می‌شود. هرچه شما بتوانید این قطعات را با کیفیت بالاتر از برندهای معتبر و شناخته‌شده‌تر خریداری کنید، باید بابت آن قیمت بالاتری هم پرداخت نمایید. علاوه بر عامل برند، مقدار مقاومت نیز در تعیین قیمت این تجهیزات اثرگذار است.
توان مقاومت‌های فلزی و درصد خطای هرکدام نیز دیگر فاکتورهای اثرگذار در تعیین قیمت مقاومت‌های فلزی هستند.
در حقیقت می‌توان گفت یکی از مهم‌ترین ویژگی‌ها و شاخصه‌های مقاومت، مقدار اهمی این قطعات است. هر چه این میزان اهم، بالاتر باشد نشان می‌دهد که این قطعات می‌توانند در برابر عبور جریان الکتریکی از خود ممانعت بیشتری نشان دهند و از این طریق به افت جریان بیشتری در مدار دست بزنند.
یکی دیگر از مشخصه‌های مقاومت فلزی، توان مجاز مقاومت است. منظور از این عبارت این است که بیشترین توانی که این قطعه می‌تواند تحمل کند تا چه اندازه است.
در حقیقت اگر توانی بیش از این حد از مقاومت عبور کند، این قطعه خواهد سوخت و باید آن را به دور بیندازید. پس پیش از خرید مقاومت فلزی به این موضوعات و پارامترها نیز توجه داشته باشید.