저항기

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1. 개요
2. 저항의 종류
3. 저항값 읽는 법
4. 저항기의 특성
5. 저항기의 기호
6. 저항기의 이용
7. 관련 전자 부품
참조

1. 개요

저항기는 전류의 흐름을 제한하는 전자 부품으로, 제조 방식, 형태, 기능에 따라 고정 저항, 가변 저항, 기타 저항 등으로 분류된다. 저항값은 옴(Ω)을 기본 단위로 하며, 색 띠, 문자, 숫자 등으로 표시된다. 저항은 옴의 법칙을 따르며, 직렬 및 병렬 연결을 통해 전체 저항값을 계산할 수 있다. 저항은 회로의 전류 제한, 전압 분배, 풀업/풀다운 저항, 전압계 및 전류계의 측정 범위 확장 등 다양한 용도로 사용된다. 저항 외에도 온도, 습도, 빛, 변형 등에 따라 저항값이 변하는 다양한 관련 전자 부품들이 존재한다.

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저항기
기본 정보
축 방향 리드 저항기 배열
종류	수동
작동 원리	전기 저항
기호	[[File:IEEE 315-1975 (1993).2.1.1.a.svg\|100px]] [[File:IEEE 315-1975 (1993) 2.1.1.b.svg\|100px]]
기호 설명	IEEE 회로도 기호
기본 정보
3개의 저항기
종류	수동소자
기호	[[File:Resistor_symbol_IEC.svg\|50px]] 또는, [[File:Resistor_symbol_America.svg\|50px]]
기본 정보
영어	resistor
설명	전기 저항을 제공하는 전자 부품

2. 저항의 종류

저항기는 제조 방식, 형태, 기능에 따라 다양한 종류로 분류된다.

현재 전자기기에서 사용되는 소형 저항기의 대부분은 리드선(금속제 다리)이 없는 표면 실장(표면 실장 기술) 패키지(흔히 '''칩 저항'''이라고 부름)이다. 이들은 매우 작은 각판 모양이며, 저항체 보호에는 수지 또는 저융점 유리가 사용된다. 주로 사용되는 칩 저항의 종류는 다음과 같다.

분류	읽는 법	크기	비고
3216	삼이일육	3.2mm × 1.6mm
2125	이일이오	2.0mm × 1.25mm	2012라고도 부름
1608	일육영팔	1.6mm × 0.8mm	일육영팔 또는 일육공팔
1005	일공공오	1.0mm × 0.5mm	일공공오 또는 일영영오
0603	영육영삼	0.6mm × 0.3mm
0402	영사영이	0.4mm × 0.2mm

휴대전화 등의 소형 전자기기에서는 0603과 같은 미세한 크기의 칩 저항이 많이 사용되고 있으며, 더 작은 0402 칩 저항도 일부에서 사용되기 시작했다.

과거에는 저항기 본체에서 리드선을 낸 형태의 저항기가 주류를 이루었으나, 현재는 대전력품이나 특수한 용도의 저항기에서 주로 사용된다. 리드선형 저항기에는 저항기 본체의 양쪽 끝에서 리드선을 낸 '''축 방향 리드 패키지'''와, 저항기 본체의 한쪽 끝에서 2개의 리드선을 평행하게 낸 '''방사형 리드 패키지'''가 있다. 또한, 리드선이 가지는 저항에 의한 영향을 줄이기 위해 4개의 리드선을 빼낸 4단자 저항기도 존재한다.

집적 저항기에는 DIP 또는 SIP 형상의 것이 있다.

매우 큰 전력을 다루는 저항기에는 나사 고정식 단자나 히트 싱크를 갖춘 것도 있다.

저항체 본체의 보호 방법에 따라서도 여러 가지로 분류된다. 저항기 본체를 수지 도장으로 보호한 간이 절연형, 절연 도장을 더욱 철저히 한 절연 도장형, 절연에 유약을 사용한 '''유약형''', 수지 또는 유리에 봉입한 '''몰드형''', 세라믹이나 수지 케이스에 담아 봉입한 '''케이스형''' 등이 있다.

저항의 종류는 크게 고정 저항, 가변 저항, 기타 저항으로 나눌 수 있다.

'''고정 저항''': 저항값이 고정된 저항으로, 탄소 피막 저항, 금속 피막 저항, 산화 금속 피막 저항, 메탈 글레이즈 저항, 탄소체 저항, 권선 저항 등이 있다.
'''가변 저항''': 저항값을 조절할 수 있는 저항으로, 가변저항(일반형)과 반고정 저항이 있다.
'''기타 저항''': 권선 저항, 법랑 저항, 시멘트 저항, 금속 박막 저항, 금속 판 저항, 유리 저항, 집합 저항, 액체 저항기 등이 있다.

2. 1. 고정 저항

저항값이 고정되어 있는 저항기이다.

; 탄소 피막 저항 (카본 저항)

: 오차 5% 정도. 금속 피막 저항에 비해 잡음과 주파수 특성은 좋지 않지만, 가격이 매우 저렴하기 때문에 널리 사용되고 있다.^[44] 탄소 피막 저항기(CCR)는 고체 원통형 저항체에 리드선이 내장되어 있거나 금속 끝 부분에 리드선이 부착되어 있는 형태이다. 저항기 본체는 페인트 또는 플라스틱으로 보호된다. 20세기 초 탄소 피막 저항기는 절연체가 없는 본체를 가지고 있었고, 리드선은 저항체 막대의 끝 부분에 감겨 납땜되었다. 완성된 저항기에는 값을 나타내는 색상 코드를 칠했다. 탄소 피막 저항기의 저항체는 미세하게 분쇄된 탄소와,일반적으로 세라믹인, 절연체의 혼합물로 만들어진다. 수지가 이 혼합물을 결합시키며, 저항값은 충전재(분말 세라믹)와 탄소의 비율에 따라 결정된다. 탄소 피막 저항기는 1960년대 이전에 일반적으로 사용되었지만, 현재는 다른 유형의 저항기가 더 나은 사양을 가지고 있기 때문에 일반적인 용도로는 인기가 없다. 탄소 피막 저항기는 과전압이 가해지면 값이 변하며, 습한 환경에 장시간 노출되어 내부 수분 함량이 상당한 경우, 납땜 열로 인해 저항 값이 비가역적으로 변한다. 이 저항기는 비유도성이므로 전압 펄스 감소 및 서지 보호 응용 분야에 사용할 때 장점이 있다.^[11] 탄소 피막 저항기는 부품 크기에 비해 과부하를 견디는 능력이 더 뛰어나다.^[12] 탄소 피막 저항기는 여전히 구할 수 있지만 비교적 비싸다. 값의 범위는 옴의 분수에서 22메가옴까지 다양하다. 높은 가격 때문에 이러한 저항기는 대부분의 응용 분야에서 더 이상 사용되지 않지만, 전원 공급 장치 및 용접 제어에 사용된다.^[12]

; 금속 피막 저항

:; 후막형

:: 범용으로 사용할 수 있는 고정밀도(오차 1% 정도) 저항기. 킨피(キンピ)라고도 한다.^[44] 일반적인 탄소 피막에 비해 잡음 등의 특성은 좋지만, 카본 저항보다 가격이 높다.^[42]

:; 박막형

:: 후막형보다 고정밀도^[42](오차 0.05%인 것도 있음)이고 저온 계수이지만 후막형보다 고가이다.

; 산화 금속 피막 저항

: 중전력(1~5W 정도)용. 내열성이 우수하다. 산킨(サンキン)이라고도 한다.^[44]

; 메탈 글레이즈 저항

: 금속 또는 산화 루테늄 등의 금속 산화물과 유리를 혼합하여 알루미나 기판 등에 고온으로 소결시킨 피막을 메탈 글레이즈 피막(메탈 글레이즈 후막)이라고 하며, 이것을 저항체로 사용한 저항기. 안정성, 내환경성이 뛰어나고, 칩 저항기나 인쇄 저항^[45]에 많이 사용된다. 절연 입자를 사용하고 있기 때문에 과전압이 가해지면 일부 절연 입자에 부하가 집중되어 국소적인 절연 파괴를 일으켜 저항값이 중간 정도로 변화하는 경우가 있다.

; 탄소체 저항

: 일반적으로 솔리드 저항이라고 하며, 특성은 탄소 피막과 비슷하지만, 잡음이 다소 크다. 기생 인덕턴스가 낮고 고주파용이다. 단선이 일어나기 어렵다는 의미에서는 신뢰성이 좋지만, 온도 계수가 매우 크고, 또한 경년 변화에 따라 저항값이 크게 변화(증가)하기 때문에 정밀한 저항값이 요구되는 용도에는 사용되지 않는다.

; 권선 저항

: 저항체에 나선형의 금속선을 사용한 것^[44]으로, 고정밀도를 목적으로 한 것과 전력 용량을 중시한 것이 있으며, 온도 계수가 적다. 무유도 권선으로 인덕턴스 저감을 도모한 것도 있다.

현재 전자기기에서 사용되는 소형 저항기의 대부분은 리드선(금속제 다리)이 없는 표면 실장(표면 실장 기술) 패키지(흔히 '''칩 저항'''이라고 부름)이다. 주로 사용되는 종류는 다음과 같다.

분류	읽는 법	크기	비고
3216	삼이일육	3.2mm × 1.6mm
2125	이일이오	2.0mm × 1.25mm	2012라고도 부름
1608	일육영팔	1.6mm × 0.8mm	일육영팔 또는 일육공팔
1005	일공공오	1.0mm × 0.5mm	일공공오 또는 일영영오
0603	영육영삼	0.6mm × 0.3mm
0402	영사영이	0.4mm × 0.2mm

한때는 저항기 본체에서 리드선을 낸 형태의 것이 주류였다. 현재도 대전력품이나 특수한 용도의 저항기에서는 이러한 유형의 것이 사용되고 있다. 리드선형 저항기에는 저항기 본체의 양쪽 끝에서 리드선을 낸 '''축 방향 리드 패키지'''라는 가늘고 긴 형태와, 저항기 본체의 한쪽 끝에서 2개의 리드선을 평행하게 낸 '''방사형 리드 패키지'''가 있다. 또한, 리드선이 가지는 저항에 의한 영향을 피하기 위해 4개의 리드선을 빼낸 4단자 저항기라는 유형도 존재한다.

집적 저항기에는 DIP 또는 SIP 형상의 것이 있다.

매우 대전력의 저항기에는 나사 고정식 단자나 히트 싱크를 갖춘 것도 있다.

2. 2. 가변 저항

가변 저항은 저항값을 조절할 수 있는 저항기이다. Potentiometer^영어는 회전축이나 손잡이 또는 선형 슬라이더의 회전에 의해 제어되는 연속적으로 조정 가능한 접점을 가진 3단자 저항기이다.^[23]

케이스를 잘라낸 가변 저항기의 부품: (''A'') 축, (''B'') 고정된 탄소피막 저항체, (''C'') 인산 청동 와이퍼, (''D'') 와이퍼에 연결된 축, (''E, G'') 저항체 양단에 연결된 단자, (''F'') 와이퍼에 연결된 단자

가변저항 (일반형): 주로 원형이며 손으로 돌려 저항 값을 조절할 수 있다. 오디오 장치의 볼륨 조절은 가변 저항기의 일반적인 응용 분야이다. 전형적인 저전력 가변 저항기는 탄소 피막, 금속 박막 또는 전도성 플라스틱의 평평한 저항체 ''(B)''와 표면을 따라 움직이는 탄성 있는 인산 청동 와이퍼 접점 ''(C)''으로 구성된다.^[23]
반고정 저항: 드라이버를 사용하여 저항을 조절할 수 있는 홈이 있다.

다른 구조는 형태에 권선된 저항선으로 와이퍼가 코일을 따라 축 방향으로 미끄러지는 것이다.^[23] 이러한 구조는 와이퍼가 움직일 때 저항이 단일 회전의 저항과 같은 단계로 변화하기 때문에 분해능이 낮다.^[23]

고해상도 다회전 가변 저항기는 정밀 응용 분야에 사용된다. 이러한 가변 저항기는 일반적으로 나선형 몸체에 권선된 권선 저항체를 가지며, 제어 장치가 회전함에 따라 나선형 트랙에서 움직이는 와이퍼가 와이어와 연속적으로 접촉한다. 어떤 가변 저항기는 분해능을 향상시키기 위해 와이어 위에 전도성 플라스틱 저항 코팅을 포함한다. 이러한 가변 저항기는 일반적으로 전체 범위를 커버하기 위해 10회전의 축을 제공한다. 이들은 일반적으로 간단한 회전 카운터와 눈금이 매겨진 다이얼이 포함된 다이얼로 설정되며, 일반적으로 3자릿수 분해능을 달성할 수 있다.

장비 작동 중에 저항 값을 연속적으로 조정해야 하는 경우, 슬라이딩 저항 분기점을 작업자가 접근할 수 있는 손잡이에 연결할 수 있다. 이러한 장치를 가변저항이라고 하며, 두 개의 단자를 가지고 있다.

2단자형 가변저항기를 레오스타트(rheostat), 3단자형 가변저항기를 포텐쇼미터(potentiometer)라고 한다. 좁은 의미로는, 손잡이 등이 붙어 간단한 조작으로 저항값을 변경할 수 있도록 되어 있는 것을 특히 "가변저항기"라고 한다. 바리오옴(variohm) 또는 볼륨(volume)이라고도 한다. 저항체를 노출시킨 고정저항기의 단자 사이에 슬라이더(slider)라고 하는 가동 단자를 설치함으로써 구현한다. 슬라이더를 직선적으로 이동시키는 형상의 것과 원주상을 이동시키는 형상의 것이 있다.

2. 3. 기타 저항

; 권선 저항

: 권선 저항의 일종으로, 절연 처리한 후 금속 외장을 부착한 것이다. 방열판에 장착하여 고출력 용도로 사용한다.

; 법랑 저항

: 권선 저항의 일종으로, 저항체를 보호하기 위해 호로을 사용한 것이다. 자체적으로 발생하는 열에 매우 강하기 때문에 수십~수백 W의 고출력 용도로 사용된다.

; 시멘트 저항

: 고출력(2~20W 정도) 용도에 사용된다. 저항기 본체를 세라믹 케이스에 수납하고 시멘트로 밀봉한 것이다.

:; 산화 금속 피막형

:: 시멘트 저항 중 저항체에 산화 금속 피막을 사용한 것이다. 비교적 큰 저항값을 갖는 것에 많다.

:; 권선형

:: 시멘트 저항 중 저항체에 금속선을 사용한 것이다. 작은 저항값을 갖는 것에 많다.

; 금속 박막 저항

: 금속 잉곳을 압연하여 얇은 박막으로 만든 것^[46]. 매우 고정밀도이다. 온도 계수도 극단적으로 낮다. 매우 고가이다.

; 금속 판 저항

: 매우 낮은 저항값을 얻을 수 있다. mΩ 오더까지.

; 유리 저항

: 초고저항값(100MΩ~1TΩ)을 얻을 수 있다.

; 집합 저항

: 여러 개의 저항기를 하나의 패키지에 내장한 저항기. 네트워크 저항^[44], 저항 어레이라고도 한다.

:; 후막형

:: 동일 저항값을 간편하게 여러 개 나란히 배치할 때 사용한다.

:; 박막형

:: 아날로그 회로 등에서 상대적인 저항값의 편차를 줄이고 싶을 때 사용한다.

; 액체 저항기

: 액체를 저항체로 이용한 것이다. 전극 간의 거리를 조절하여 저항값을 무단으로 변화시킬 수 있다.

3. 저항값 읽는 법

저항값은 색 띠, 문자, 숫자 등으로 표시된다.

색 띠를 이용하는 방법은 주로 저항에 4개의 색 띠를 그려 넣어 값을 표시한다. 첫째 띠와 둘째 띠는 저항값의 숫자를, 셋째 띠는 곱하는 수, 넷째 띠는 오차 범위를 나타낸다.^[9] 각 색깔에 해당하는 숫자는 다음 표와 같다.

색	첫 번째 띠	두 번째 띠	세 번째 띠 (곱하는 수)	네 번째 띠 (오차)
검정	0	0	×10⁰
갈색	1	1	×10¹	±1%
빨간색	2	2	×10²	±2%
주황색	3	3	×10³
노란색	4	4	×10⁴
초록색	5	5	×10⁵	±0.5%
파랑색	6	6	×10⁶	±0.25%
보라색	7	7	×10⁷	±0.1%
회색	8	8	×10⁸	±0.05%
흰색	9	9	×10⁹
금색			×0.1	±5%
은색			×0.01	±10%
없음				±20%

정밀 저항의 경우에는 5개의 색 띠로 저항값을 표시하며, 칩 저항에는 숫자를 직접 쓰기도 한다.

문자 표시는 주로 칩 저항과 같이 표면적이 넓은 경우에 사용되며, 정격 전력, 저항값, 오차 등을 문자로 직접 표시한다. 예를 들어 "2W 100ΩJ"와 같이 표시한다.

숫자 표시는 주로 칩 저항에 사용되며, 3자리 또는 4자리 숫자로 저항값을 나타낸다. 예를 들어, '334'는 33 x 10⁴ Ω = 330 kΩ을 의미한다. 100Ω 미만의 저항은 '100', '220'과 같이 표시하며, 10Ω 미만의 저항은 소수점 위치를 'R'로 표시한다. 예를 들어 '4R7'은 4.7Ω을 의미한다.

3. 1. 색 띠 코드

저항값은 색 띠 코드를 통해 표시된다. 주로 4색 띠, 5색 띠, 6색 띠 코드가 사용되며, 각 색깔은 숫자, 곱셈, 오차 등을 나타낸다.

표준 EIA 색 코드 표 (EIA-RS-279)에 따라 저항값을 읽는다.

색	첫 번째 띠	두 번째 띠	세 번째 띠 (단위)	네 번째 띠 (오차)	열계수
검정	0	0	×10⁰
갈색	1	1	×10¹	±1% (F)	100 ppm
빨간색	2	2	×10²	±2% (G)	50 ppm
주황색	3	3	×10³		15 ppm
노란색	4	4	×10⁴		25 ppm
초록색	5	5	×10⁵	±0.5% (D)
파랑색	6	6	×10⁶	±0.25% (C)
보라색	7	7	×10⁷	±0.1% (B)
회색	8	8	×10⁸	±0.05% (A)
흰색	9	9	×10⁹
금색			×0.1	±5% (J)
은색			×0.01	±10% (K)
없음				±20% (M)

4색 띠 코드에서 첫째 띠와 둘째 띠는 저항값의 숫자를, 셋째 띠는 곱셈, 넷째 띠는 오차 범위를 나타낸다.

5색 띠 및 6색 띠 코드는 정밀 저항에 사용되며, 4색 띠와 동일하나 셋째 자릿수와 온도 계수를 추가로 나타낸다.

색	첫 번째 띠	두 번째 띠	세 번째 띠	네 번째 띠 (단위)	다섯 번째 띠 (오차)
검정	0	0	0	×1
갈색	1	1	1	×10¹	±1% (F)
빨간색	2	2	2	×10²	±2% (G)
주황색	3	3	3	×10³
노란색	4	4	4	×10⁴
초록색	5	5	5	×10⁵	±0.5% (D)
파랑색	6	6	6	×10⁶	±0.25% (C)
보라색	7	7	7	×10⁷	±0.1% (B)
회색	8	8	8	×10⁸	±0.05% (A)
흰색	9	9	9	×10⁹
금색				×0.1	±5% (J)
은색				×0.01	±10% (K)
없음					±20% (M)

오차는 금색, 은색, 무색으로 나타내어 앞뒤를 구별한다. 예를 들어, '파회갈은'은 파랑, 회색, 갈색, 은색을 의미하며, 680 옴 ±10%를 나타낸다.

과거 소형 저항기에는 색띠로 저항값과 오차를 표시하는 컬러 코드가 사용되었다. 색띠는 4개에서 6개로 구성되며, 저항기의 끝에 가까운 쪽의 색띠부터 순서대로 읽는다. 고정 저항기의 색 표시는 JIS C 60062에 정의된다.

유효 숫자 2자리 저항기의 경우
	1, 2	3	4

색	숫자	승수	허용차(기호)
검정	0	1	-
갈색	1	10¹	±1% (F)
빨강	2	10²	±2% (G)
주황	3	10³	±0.05% (W)
노랑	4	10⁴	-
초록	5	10⁵	±0.5% (D)
파랑	6	10⁶	±0.25% (C)
보라	7	10⁷	±0.1% (B)
회색	8	10⁸	-
흰색	9	10⁹	-
분홍색	-	10^-3	-
은색	-	10^-2	±10% (K)
금색	-	10^-1	±5% (J)
없음	-	-	±20% (M)
(미할당)	-	-	±30% (N)
(미할당)	-	-	±0.02% (P)
(미할당)	-	-	±0.01% (L)
(미할당)	-	-	±0.005% (E)

3. 2. 문자 표시

칩 저항과 같이 표면적이 넓은 저항기는 정격 전력, 저항값, 오차 등을 문자로 직접 표시한다. 예를 들어 "2W 100ΩJ"와 같이 정격 전력, 저항값, 오차를 나타내는 기호를 본체에 직접 인쇄하는 경우가 많다.^[37]

RKM 코드를 사용하여 소수점 대신 SI 접두어를 사용하여 저항값을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 부품 마킹 코드, 회로도 또는 자재명세서(BOM)에서 ''8K2''(대문자 K 사용)는 8.2 kΩ의 저항 값을 나타낸다. 추가적인 0은 더 엄격한 허용 오차를 의미한다. 예를 들어, ''15M0''은 유효숫자 세 자리를 나타낸다. 접두어(즉, 곱셈 인자 1) 없이 값을 표현할 수 있는 경우 소수점 구분 기호 대신 "R"을 사용한다. 예를 들어, ''1R2''는 1.2 Ω을, ''18R''은 18 Ω을 나타낸다.^[9]

표면 실장 저항에는 숫자 값이 인쇄되는데, 표준 허용 오차 표면 실장 기술(SMT) 저항에는 세 자릿수 코드가 표시된다. 처음 두 자릿수는 값의 처음 두 유효숫자이고 세 번째 자릿수는 10의 거듭제곱(0의 개수)이다. 100Ω 미만의 저항은 100, 220, 470으로 표기되며, 마지막 0은 10의 0승(1)을 나타낸다. 10Ω 미만의 저항에는 소수점 위치(소수점)를 나타내는 'R'이 있다. 000과 0000은 때때로 (거의) 0의 저항을 갖는 표면 실장 0옴 저항의 값으로 나타난다.^[9]

칩 저항 등에서는 3자리(xxy) 또는 4자리(xxxy) 숫자나 문자로 저항값을 표시하는 경우가 있지만, 1005 사이즈 이하의 칩 저항은 너무 작아서 판독이 어렵기 때문에 표시 자체가 생략되는 경우가 있다. 문자의 의미는 xxx×10^yΩ이며, 소수점은 “R”로 표현한다. 예를 들어 “205”라고 적힌 칩 저항의 경우, 20×10⁵=2,000,000Ω=2MΩ이다.

3. 3. 숫자 표시

칩 저항은 3자리 또는 4자리 숫자를 사용하여 저항값을 표시한다. 처음 두 자리(3자리 숫자인 경우) 또는 세 자리(4자리 숫자인 경우)는 유효숫자를 나타내고, 마지막 자리는 10의 거듭제곱을 나타낸다. 예를 들어, '334'는 33 x 10⁴ Ω = 330 kΩ을 의미한다. 100Ω 미만의 저항은 '100', '220'과 같이 표시하며, 마지막 0은 10⁰=1을 의미한다. 10Ω 미만의 저항은 소수점 위치를 'R'로 표시한다. 예를 들어 '4R7'은 4.7Ω을 의미한다.^[9]

E96 계열의 1% 저항 값에 사용되는 EIA-96 마킹 시스템은 세 자리 영숫자 문자를 사용한다. 처음 두 자리는 E96 계열에서 96개의 위치 중 하나를 나타내는 코드이고, 대문자는 10의 거듭제곱 배수를 나타내는 코드이다. 예를 들어, "01C"는 10 kΩ을, "96C"는 97.6 kΩ을 나타낸다.^[31]^[32]^[33]^[34]^[35]^[36]

EIA-96 마킹 시스템 예시
코드	저항값
01C	10 kΩ
10C	12.4 kΩ
96C	97.6 kΩ

4. 저항기의 특성

저항기는 전력을 소비하여 발열하므로, 정격 전력이 규정되어 있으며, 그 범위 내에서 사용해야 한다. 단위는 W(와트)이다. 칩 저항과 같이 작은 것은 1/32W부터, 시멘트 저항이나 호로 저항과 같이 큰 것은 수백 W까지 있다.

저항값은 전기 저항의 값으로, 기본 단위는 옴(Ω)이며, 필요에 따라 k(킬로), M(메가)와 같은 SI 접두어가 사용된다. 고정 저항기는 JIS와 ISO에서 제정된 E 계열이라고 불리는 등비수열 간격의 값으로 생산된다. 실제 회로 설계에서는 부품 종류 수를 줄이기 위해 E12(10・12・15・18・22・27・33・39・47・56・68・82을 기본으로 하는 배수값)로 설계되는 경우가 많다. 그 외 E24(E12에 11・13・16・20・24・30・36・43・51・62・75・91이 추가)도 사용된다.

정격 전압은 저항기에 걸리는 전압의 상한으로, 단위는 V(볼트)이다. 일반적인 회로에서는 저항기에 가해지는 전압이 정격 전압에 도달하기 전에 정격 전력 초과로 제한되는 경우가 많지만, 높은 전압을 다루는 회로나 정격 전압이 낮은 소형 칩 저항기를 사용하는 경우에는 주의가 필요하다.

저항 허용차는 정격 저항값에 대한 편차의 허용값으로 단위는 %이며, 일반적으로 오차라고 한다. 저항 온도 계수는 저항기의 온도 변화에 대한 저항값 변화의 비율로, 단위는 ppm/℃이다.

4. 1. 옴의 법칙

이상적인 저항(즉, 리액턴스가 없는 저항)은 옴의 법칙을 따른다.^[2]^[3]

: ''V=I • R''

옴의 법칙은 저항 양단의 전압(''V'')은 저항을 통과하는 전류(''I'')에 비례하며, 비례 상수가 저항(''R'')임을 나타낸다. 예를 들어, 300-옴 저항을 12볼트 배터리 단자에 연결하면 12 / 300 = 0.04 암페어의 전류가 저항을 통해 흐른다.

옴(기호: Ω)은 SI의 전기 저항 단위이며, 게오르크 옴의 이름을 따서 명명되었다. 옴은 볼트당 암페어와 같다. 저항은 매우 넓은 범위의 값으로 지정되고 제조되기 때문에, 밀리옴(1 mΩ = 10⁻³ Ω), 킬로옴(1 kΩ = 10³ Ω), 메가옴(1 MΩ = 10⁶ Ω)과 같은 유도 단위도 일반적으로 사용된다.

저항기는 옴의 법칙을 잘 따르는 성질을 가진 전기 저항소자를 패키지화한 전자 부품이다. 전기 저항 소자는 간결하게 '''저항체'''라고도 불린다.

저항은 저항체의 어딘가에 적어도 두 개 이상의 전극을 설치하고 있다. 어떤 전극 사이에 전위차를 가하면 전극의 전위차에 비례한 단위 시간당 전하의 이동, 즉 전류가 발생한다(옴의 법칙). 비례 상수는 전기 전도도라고 불리지만, 일반적으로는 전기 전도도의 역수인 전기 저항률을 사용하며, 어떤 저항기의 전기 저항률은 그 저항기의 '''저항값'''이라고 불린다. 저항기가 가지는 저항값은 SI 단위 중 하나인 옴(Ω)으로 나타낸다. 1볼트(V)의 전위차를 가했을 때, 1암페어(A)의 전류가 발생하면 그 저항기는 1옴(Ω)의 저항값을 갖는다고 한다.

4. 2. 직렬 및 병렬 연결

직렬로 연결된 저항들의 총 저항은 각 저항 값들의 합과 같다.

R1, R2 ... Rn으로 표시된 여러 저항들이 끝에서 끝으로 연결된 회로도

병렬로 연결된 저항들의 총 저항은 각 저항의 역수들의 합의 역수이다.^[3]

R1, R2 ... Rn으로 표시된 여러 저항들이 나란히 놓여 각각의 양쪽 리드가 같은 와이어에 연결된 회로도

예를 들어, 10옴 저항을 5옴 저항과 15옴 저항과 병렬로 연결하면 2.727옴이 된다.

병렬 및 직렬 연결의 조합인 저항 네트워크는 직렬 또는 병렬 연결 중 하나인 더 작은 부분으로 나눌 수 있다. 일부 복잡한 저항 네트워크는 이러한 방식으로 해결할 수 없으며, 더 정교한 회로 분석이 필요하다. 일반적으로 Y-Δ 변환 또는 행렬 방법을 사용하여 이러한 문제를 해결할 수 있다.^[4]^[5]^[6]

4. 3. 전력 소산

어떤 순간에도 저항 R (옴)이 소비하는 전력 P (와트)는 다음과 같이 계산된다.^[3]

:P = IV = I²R = V²/R

여기서 V(볼트)는 저항 양단의 전압이고 I(암페어)는 저항을 흐르는 전류이다. 옴의 법칙을 사용하여 다른 두 가지 형태를 유도할 수 있다. 이 전력은 열로 변환되며, 저항의 온도가 과도하게 상승하기 전에 저항의 패키지에 의해 소산되어야 한다.

저항은 최대 전력 소산량에 따라 등급이 매겨진다.

4. 4. 비이상적 특성

어떤 순간에도 저항 R (옴)이 소비하는 전력 P (와트)는 다음과 같이 계산된다.

:

P = IV = I^2 R = \frac{V^2}{R}

여기서 V(볼트)는 저항 양단의 전압이고 I(암페어)는 저항을 흐르는 전류이다. 옴의 법칙을 사용하여 다른 두 가지 형태를 유도할 수 있다. 이 전력은 열로 변환되며, 저항의 온도가 과도하게 상승하기 전에 저항의 패키지에 의해 소산되어야 한다.^[3]

저항은 최대 전력 소산량에 따라 등급이 매겨진다. 반도체 전자 시스템의 분리형 저항은 일반적으로 1/10, 1/8 또는 1/4 와트로 등급이 매겨진다. 이들은 일반적으로 1와트 미만의 전력을 흡수하며 전력 등급에 대한 고려가 거의 필요하지 않다.

히트싱크에 장착했을 때 50W의 소산량으로 등급이 매겨진 알루미늄 외장형 전력 저항

전력 저항은 상당한 양의 전력을 소산해야 하며 일반적으로 전원 공급 장치, 전력 변환 회로 및 전력 증폭기에 사용된다. 이 명칭은 1와트 이상의 전력 등급을 가진 저항에 느슨하게 적용된다. 전력 저항은 물리적으로 크며 아래에 설명된 기본 값, 색상 코드 및 외부 패키지를 사용하지 않을 수 있다.

저항에서 소산되는 평균 전력이 정격 전력보다 높으면 저항이 손상되어 저항이 영구적으로 변경될 수 있다. 이는 가열 시 온도 계수로 인한 저항의 가역적 변화와는 다르다. 과도한 전력 소산은 저항의 온도를 회로 기판이나 인접 부품을 태울 수 있는 수준까지 높이거나 심지어 화재를 일으킬 수 있다. 어떤 과부하가 발생하더라도 화염을 발생시키지 않는 내화 저항이 있다.

저항은 열악한 공기 순환, 고고도 또는 높은 작동 온도를 고려하여 서비스에서 경험하는 것보다 더 높은 정격 소산량으로 지정될 수 있다.

모든 저항에는 최대 전압 정격이 있다. 이는 더 높은 저항 값에 대한 전력 소산을 제한할 수 있다.^[7] 예를 들어, 1/4 와트 저항 중 하나는 100 MΩ의 저항^[8]과 750 V의 최대 정격 전압으로 나열되어 있다. 그러나 100 MΩ 저항에 750 V를 지속적으로 인가하더라도 6 mW 미만의 전력 소산만 발생하여 공칭 1/4 와트 정격이 의미가 없어집니다.

미약한 신호를 증폭할 때는, 특히 증폭의 첫 단계에서 전자 잡음을 최소화하는 것이 종종 필요하다. 소산 요소로서, 이상적인 저항조차도 자연적으로 단자 간에 무작위로 변동하는 전압, 즉 잡음을 생성한다. 이 존슨-나이퀴스트 잡음은 저항의 온도와 저항 값에만 의존하는 기본적인 잡음원이며, 요동-소산 정리에 의해 예측된다. 더 큰 저항 값을 사용하면 더 큰 전압 잡음이 발생하고, 더 작은 저항 값을 사용하면 주어진 온도에서 더 많은 전류 잡음이 발생한다.

실제 저항의 열 잡음은 이론적 예측보다 클 수도 있으며, 그 증가는 일반적으로 주파수에 의존적이다. 실제 저항의 과도 잡음은 전류가 흐를 때만 관찰된다. 이는 μV/V/decade 단위로 지정되는데, 이는 저항에 걸린 전압 1볼트당 주파수 1decade당 μV의 잡음을 의미한다. μV/V/decade 값은 종종 dB로 표시되므로, 잡음 지수가 0 dB인 저항은 각 주파수 decade마다 저항에 걸린 전압 1볼트당 1 μV (rms)의 과도 잡음을 나타낸다. 따라서 과도 잡음은 1/''f'' 잡음의 한 예이다. 저주파수에서는 후막 및 탄소피막 저항이 다른 유형보다 더 많은 과도 잡음을 생성한다. 권선형 및 박막 저항은 더 나은 잡음 특성 때문에 종종 사용된다. 탄소피막 저항은 0 dB의 잡음 지수를 나타낼 수 있는 반면, 대량 금속박 저항은 -40 dB의 잡음 지수를 가질 수 있으며, 일반적으로 금속박 저항의 과도 잡음은 무시할 수 있다.^[39] 박막 표면 실장 저항은 일반적으로 후막 표면 실장 저항보다 잡음이 적고 열 안정성이 더 좋다. 과도 잡음은 크기에도 의존한다. 일반적으로 저항의 물리적 크기가 커질수록(또는 여러 저항이 병렬로 사용될수록) 과도 잡음이 감소하는데, 이는 더 작은 구성 요소의 독립적으로 변동하는 저항이 평균화되는 경향이 있기 때문이다.

"잡음" 자체의 예는 아니지만, 저항은 열전쌍으로 작용하여, 양단의 온도가 다를 경우 열전 효과로 인해 작은 직류 전압 차이를 생성할 수 있다. 이렇게 유도된 직류 전압은 특히 계측 증폭기의 정밀도를 저하시킬 수 있다. 이러한 전압은 저항 리드와 회로 기판의 접합부와 저항 본체에 나타난다. 일반적인 금속 박막 저항은 약 20 μV/°C의 크기로 이러한 효과를 나타낸다. 일부 탄소피막 저항은 최대 400 μV/°C의 열전 오프셋을 나타낼 수 있는 반면, 특수하게 제작된 저항은 이 수치를 0.05 μV/°C까지 줄일 수 있다. 열전 효과가 중요해질 수 있는 응용 분야에서는 온도 기울기를 피하기 위해 저항을 수평으로 장착하고 기판 위의 공기 흐름에 유의해야 한다.^[40]

5. 저항기의 기호

회로도에서 저항을 나타내는 기호는 크게 두 가지가 있다.

회로도에서 저항값을 표기하는 방법은 다양하다.

일반적인 방법 중 하나는 IEC 60062를 따르는 RKM 코드이다. 이 표기법은 소수점 구분 기호 대신 저항값에 해당하는 SI 접두어와 관련된 문자를 사용한다. 예를 들어, 부품 마킹 코드, 회로도, 자재명세서(BOM)에서 '8K2'(K는 대문자)는 8.2 kΩ의 저항값을 나타낸다. 추가적인 0은 더 엄격한 허용 오차를 의미한다. 예를 들어 '15M0'은 유효숫자 세 자리를 나타낸다. 접두어(곱셈 인자 1) 없이 값을 표현할 수 있는 경우 소수점 구분 기호 대신 "R"을 사용한다. 예를 들어 '1R2'는 1.2 Ω, '18R'은 18 Ω을 나타낸다.

일본에서는 과거 JIS C 0301(1952년 4월 제정)에 따라 톱니 모양의 선형 기호로 저항기를 표시했지만, 현재는 국제 규격인 IEC 60617을 기반으로 작성된 JIS C 0617(1997-1999년 제정)에 따라 직사각형 상자 모양의 기호로 표시한다.^[52] JIS C 0301은 JIS C 0617 제정에 따라 폐지되었으므로, 구 기호로 표시된 도면은 현재 JIS 비준거 도면이다. 그러나 JIS C 0301 폐지 전에 작성된 전개 접속도 등의 문서는 반드시 다시 그릴 필요는 없다. 법적 구속력이 없기 때문에 현재도 구 기호가 사용되는 경우가 많지만, 신 기호를 사용하는 것이 바람직하다.

신구 기호 혼재는 혼란을 야기하여 사고로 이어질 수 있으며, 수출 기업의 경우 구 기호를 사용하면 도면이 국제 규격에 준거하지 않는다는 이유로 수주를 받지 못하는 경우도 있다.

6. 저항기의 이용

저항기는 회로를 통과하는 전류의 양을 제한하는 데 일반적으로 사용된다. 많은 회로 구성 요소(예: LED)는 전류 제한이 필요하지만, 스스로 전류량을 제한하지는 못하므로 과전류 방지를 위해 저항이 추가된다. 또한, 회로의 전력 소모를 제한하기 위해 저항을 추가할 수 있다.^[38]

회로는 종종 다른 회로(예: 전압 비교기)에 다양한 기준 전압을 제공해야 한다. 두 개의 고정된 전압 사이에 두 개의 저항기를 직렬로 연결하여 고정 전압을 얻을 수 있다. 두 저항기 사이의 단자는 두 전압 사이의 전압에 있으며, 두 저항기의 상대 저항에 따라 선형 거리에 위치하게 된다. 예를 들어, 200옴 저항과 400옴 저항을 6V와 0V 사이에 직렬로 배치하면, 두 저항기 사이의 단자는 4V가 된다.

회로가 전원에 연결되어 있지 않을 때, 그 회로의 전압은 0이 아니고 불명확하다. 풀업 또는 풀다운 저항은 회로가 다른 방식으로 연결되지 않은 경우 회로에 전압을 제공한다. 풀업 저항은 회로를 높은 양의 전압에 연결하고, 풀다운 저항은 회로를 낮은 전압 또는 접지에 연결한다. 저항 값은 회로가 활성화될 때 연결된 전압원이 회로의 기능에 과도한 영향을 미치지 않을 만큼 충분히 높아야 하지만, 회로가 비활성화될 때 충분히 빠르게 "끌어당기고" 전압원의 전압을 크게 변경하지 않을 만큼 충분히 낮아야 한다.^[38]

전류 측정을 위해 회로에 삽입하는 저항기는 저항값이 작다(0.2mΩ~수 Ω 정도). 대전류 측정용으로 수만 A를 흘릴 수 있는 것과, 정밀 측정용으로 오차 ±0.01% 정도의 고정밀도 제품이 있다.

'''배율기'''는 직류 전압계의 측정 범위를 확대하는 데 사용되는 저항기이다. '''직렬 저항기''' 또는 '''멀티플라이어'''라고도 한다. 전압계에 직렬로 저항기를 삽입하여 측정 전압을 분압함으로써, 전압계에 걸리는 전압을 감소시켜 측정 범위를 넓힐 수 있다. 측정 대상 전압을 $V$ , 전압계에 가해지는 전압을 $V_V$ , 전압계의 내부 저항을 $r_V$ , 배율기의 저항을 $R_S$ 라고 하면, 다음과 같다.

: $V=\frac{R_S+r_V}{r_V}V_V=\left(1+\frac{R_S}{r_V}\right)V_V$

따라서, 최대 눈금의 전압이 $\left(1+\frac{R_S}{r_V}\right)$ 배로 확대된다. 많은 전압계는 내부에 배율기를 갖추고 단자를 바꿈으로써 측정 가능 범위를 변경할 수 있다. 이것을 다중 범위 전압계라고 한다.

'''분류기'''는 직류 전류계의 측정 범위를 확장하는 데 사용되는 저항기이다. '''병렬 저항기''' 또는 '''션트'''라고도 한다. 전류계에 병렬로 저항기를 삽입하여 측정 전류를 분류함으로써 전류계에 흐르는 전류를 상대적으로 감소시켜 측정 범위를 넓힐 수 있다. 측정 대상 전류를 $I$ , 전류계에 흐르는 전류를 $I_A$ , 전류계의 내부 저항을 $r_A$ , 분류기의 저항을 $R_S$ 라고 하면, 다음과 같다.

: $I=\frac{R_S+r_A}{R_S}I_A=\left(1+\frac{R_A}{r_S}\right)I_A$

따라서 최대 눈금일 때 전류는 $\left(1+\frac{R_A}{r_S}\right)$ 배로 확대된다. 많은 전류계는 내부에 분류기를 갖추고 단자를 바꿈으로써 측정 가능 범위를 변경할 수 있다. 이것을 다중 범위 전류계라고 한다.

7. 관련 전자 부품

서미스터는 온도에 따라 저항값이 변하는 소자이다. NTC 서미스터는 온도가 올라가면 저항이 줄어드는 특성이 있어, 온도 측정에 유용하게 사용된다. 또한, 장비 전원을 켤 때 과도한 전류가 흐르는 것을 막는 용도로도 쓰인다. 포토레지스터는 빛의 양에 따라 저항값이 달라지는 소자이다. 빛이 많아지면 저항이 줄어들고, 빛이 적어지면 저항이 커지는 특성을 이용하여 빛의 양을 측정하는 데 사용된다.^[20]

참조

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