저항의 종류에 대해 말해보시오

저항은 크게 고정저항과 가변저항으로 나뉜다. 고정 저항이란 저항값이 정해져 있어 변하지 않는 저항을 말한다. 고정저항 중 가장 일반적인 것은 탄소 피막 저항으로 가장 일반적이고 저가격의 저항기이다. 저항값의 오차는 ±¾5%의 저항기가 가장 많다. 어레이 저항은 저항 어레이라 부르는 것으로, 여러 개의 같은 값을 가진 저항기가 일체형으로 만들어져 있으며 저항기의 한쪽이 내부에서 접속되어 있는 것도 있다. 여러 개의 발광 다이오드 전류를 제어하는 경우 등, 실장 공간이 적게 해결되어 편리하다. 금속피막 저항은 탄소계 저항기보다 오차가 적은 높은 정밀도의 저항값이 필요한 경우에 사용된다. 금속피막 저항기의 저항체 재료는 Ni-Cr(nichrome) 등이 사용되고 있다. 금속피막 저항기의 용도는 브리지 회로, 필터와 같이 저항값의 오차가 회로의 성능에 크게 영향을 미치는 경우, 그리고 아날로그의 잡음이 마음에 걸리는 회로 등에 사용한다.

가변 저항은 볼륨(variable ohm)이라 부르는 경우도 많다. 라디오의 음량조정과 같이 용이하게 저항값을 바꿀 수 있는 것과, 전자회로에서 부품의 오차에 의한 동작 상태를 조정(adjust: ADJ)해야 하는 경우 등에 사용하는, 통상 저항값을 바꾸지 않는 반고정 저항기가 있다. 통상적인가변저항기, 반고정 저항기는 회전할 수 있는 각도가 300도 정도이지만, 저항값을 세밀하게 조정하기 위해 기어(gear)를 조합하여 다회전(10∼­25회 정도)시킬 수 있는 퍼텐쇼미터(potentiometer)라는 것도 있다. 수광 소자는 빛에 의해 저항값이 변화하며 카드뮴을 사용한 것으로, 빛이 닿으면 저항값이 작아진다. 수광감도, 크기, 저항값 등에 따라 여러 종류가 있다.

해설 및 핵심용어 정리

(1) 저항(resistance)

저항이란 전류를 제한하는 요소로서 어떤 회로에 직류 전압 E(볼트)를 가했을 때 흐르는 전류를 I(암페어)라고 하면 E/I=R(옴)의 관계가 되는데 이 R이 저항이다. 전압 전류의 단위를 각각 볼트와 암페어로 나타낸다면 저항의 단위는 ΩØ(옴)이 된다.

어떤 도선의 전기 저항 R은, 도선을 전위차가 일정한 전원에 연결하였을 때 전원의 전위차 V와 도선에 흐르는 전류 I와의 비이다. 즉, 식으로 쓰면 다음과 같다.

일반적으로 도체는 온도가 높아질수록 저항이 커지고, 반도체와 부도체는 온도가 높아질수록 저항이 낮아지며, 전해질은 전해질의 농도가 높아지고 이온의 이동성이 커질수록 저항값은 낮아진다. 일반적인 금속의 경우 저항값은 온도에 비례해서 증가한다. 이것은 수식으로 다음과 같이 쓸 수 있다.

여기에서 a는 금속의 종류에 따라 변하는 상수이다.

(2) 물질의 전기저항

물질의 전기저항은 다음의 4가지요소에 따라 달라진다.

- 물질의 종류

- 전선의 단면적

- 전선의 길이

- 온도

모든 물질은 그 구성원자의 구조가 다르므로 물질에 따라 자유전자가 이동하는 틈새를 다르게 한다. 그러므로 같은 수의전자가 투입되어도 이동할 수 있는 틈새가 다르므로 단위시간당 통과할 수 있는 전자의 숫자는 달라진다. 또 같은 물질이라도 단면적이 클수록 이동할 수 있는 틈새공간은 넓어진다.

통과해야할 길이가 긴 경우에는 시작에서 끝까지 통과하는데 시간이 많이 걸리게 되고, 이에 따라서 단위시간당 통과하는데 어려움이 있게 된다. 그러므로 전기저항을 나타내는 식은 다음과 같다.

또 대부분의 물질은 온도가 높아지면 원자가 활발하게 운동한다. 그러므로 자유전자가 이동할 때는 활발한 원자의 움직임 때문에 이동이 방해를 받게 되는데 이 원인 때문에 대체로 물질의 전기저항은 온도가 높아질수록 전기저항이 증가한다.

(3) 탄소피막저항

정격전력으로는 1/8, 1/4, 1/2 등이 많다. 탄소피막 저항기는 잡음이 심하다고 하는 결점이 있기 때문에, 아날로그 회로에는 금속계의 저항기를 사용하는 경우도 많다. 경험적으로는 아날로그 회로의 미소한 신호를 증폭하는 곳에는 가급적 금속계 저항기를 사용하고, 일반 디지털 회로에서는 저렴한 탄소계 저항기를 사용해도 잡음 때문에 고민하는 경우는 없었다.

저항기의 크기는 대개 아래 사진과 같이 되어 있다. 사실은 규격이 있겠지만, 실제 구입할 때는 크기를 보고 가늠하는 경우가 많기 때문에 구입 시 가늠의 기준으로 생각하기 바란다.

4) 어레이저항

위의 저항기는 8개의 저항기가 연결되어 있다. 단지 저항값만(470ΩÙ이라는 식으로) 표시되어 있는 것은 이 타입이다. 9개의 리드(다리)가 있으며, 저항값의 인쇄면에서 보았을 때, 맨 좌측의 리드가 공통(common) 리드이다. 같은 모양이면서, 4S470ΩÙ이라는 식으로 머리에 4S를 붙여 표시하고 있는 저항 어레이도 있다. 이 타입은 리드가 8개로 아래 그림의 우측과 같이 독립된 저항기가 4개 내장되어 있는 것이다. 이러한 저항기의 정격전력은 대략 1/8W 정도라고 생각된다.