저항 원리/구조
작성일 : 2023년 01월 07일 (Saturday)
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저항
저항은 고정저항, 가변저항, 배리스터 등 종류가 다양한데 용도에 따라 사용해야 하고, 회로를 설계할 때에는 용도에 따라서 전압정격, 파워정격, 오차범위 등을 고려하여 선택해야 한다. 아래 도표는 다양한 종류의 저항을 보여준다.
저항은 전압이 인가되면 옴의 법칙에 따라서 저항에 걸리는 전류가 결정된다.
$$ V = IR $$
옴의 법칙
구조
저항은 실리콘 기판 위에 피막이나 와이어를 형성함으로써 얻어진다. 저항 공식을 생각해보면, 저항은 모든 물질에 존재하고 그 공식은 R = ρL/A (L : 길이, A : 단면적) 이다. 얇은 필름이나 얇은 와이어를 사용하면 단면적 A가 아주 작아서 저항이 커지게 된다. 단면적은 작게하면서, 경로를 길게하면 더 큰 저항을 얻을 수 있기 때문에 보통 피막 저항은 나선모양으로 필름을 형성하고, 와이어 역시 나선모양으로 감는다. 칩저항에서는 와이어를 최대한 길게 배치하기 위해 미로처럼 꼬불꼬불하게 되어 있는 것을 볼 수 있다.
표준저항
저항은 사실 사용자가 원하는 저항값을 모두 제공할 수 없고, 어느 정도 표준화된 값을 가지게 된다. 이를 표준 저항이라고 한다.
IEC60063 - E series
과거에는 저항이나 커패시터를 생산하는 업체들이 표준화된 값이 없어서 재고 관리가 불가능할 수준이었다고 한다. 그래서 저항과 커패시터의 크기를 표준화하기 위해 IEC (국제전기기술위원회) 에서는 IEC 60063 (preferred values for the resistance of resistors and for the capacitance of capacitors) 을 제정하였다.
저항과 커패시턴스의 크기는 E3, E6, E12, E24, E48, E96, E192로 분류된다. En 은 어떤 값을 x% 씩 n번 곱하면 10배가 되도록 계산하는 방법이라고 생각하면 된다.
예를 들면, E3의 경우 특정 업체가 10~10k옴의 저항을 판매한다고 가정한다면 10을 n번 곱했을 때 100이 되도록 해야 하므로 그 값은 10의 세제곱근이 된다. 따라서 2.154% 씩 증가하면 되는데, 그 기준값이 10을 기준으로 정수로 표현되므로 반올림하여 두번째 값은 10*2.154를 올림한 22가 되고, 세번째 값은 $10 * 2.154^2$을 올림한 47이 된다. E3, E6 등 E Seires 별 표준 저항은 검색하면 그 표를 쉽게 구할 수 있다.
- 공차 (Tolerance)
- E3 : 40%
- E6 : 20%
- E12 : 10%
- E24 : 5%
- E48 : 2%
- E96 : 1%
- E192 : 0.5% and so on
회로도 내 저항/커패시터 표기법과 허용오차 (IEC60062 - RKM Code)
IEC는 저항 및 커패시터의 크기 및 허용오차를 표기법을 RKM 으로 정리했다. 사실 RKM 코드는 잘 쓰이지 않지만 종종 J급 저항, B급 커패시터 등 오차를 표현 코드에 대해 들어본 적이 있을텐데 이 것은 RKM 코드로부터 유래된 것이라는 정도만 알고 넘어가면 된다.
