저항기 전문개발 바로전자

저항기는 친근한 부품이기도 하지만 회로의 근간을 이루는 부품이기도 하다. 가장 적합한 저항의 선택은 설계의도에 따라 달라진다. 요즘 일반 저항기들도 high-tech화 되고 있다. 우리가 접하기 쉬운 몇가지 저항기를 살펴보면서 저항기에 대해 알아보록 한다.

저항기란 전류의 흐름을 제지 하는 기능을 가지고 있는 소자를 말한다. 회로도의 기호로는 Ω으로 표시한다. 금속제의 것은 전동기의 속도 제어용, 기타 부하의 전류제어용으로서 가변저항으로 만들어지는 것이 많고, 저항의 크기 및 흘릴 수 있는 전류의 크기에 따라서 그 형태나 크기가 다양하다. 저항체로서는 니크롬 ·망가닌 ·콘스탄탄 등의 저항선을 감은 권선저항, 탄소피막에 의한 탄소저항, 탄소분과 수지를 소결(燒結)한 솔리드저항, 금속의 도금층이나 금속산화물의 막을 사용한 박막저항(薄膜抵抗), 반도체를 사용한 것 등이 있다. 저항값의 단위는 (ohm:옴)이 사용된다. 또한, 1000ohm = 1kohm, 1000Kohm =1Mohm 이 된다. 저항기는 크게 고정저항기와 가변저항기로 나누어진다. 또한, 사용하는 재료에 따라 탄소계와 금속계로 분류된다. 저항기를 사용하는 경우에 중요한 포인트는 저항 값은 물론이거니와, 정격전력, 저항값, 오차가 있다 (정격전력: 저항기가 견딜 수 있는 소비전력(W:와트)으로, 전력은 전류의 제곱(I2)*저항(R)으로 구할 수 있다), 전자회로에서 흔히 사용되는 것으로 1/16W/,1/8W, 1/4W, 1/2W 등이 있다. 전자회로의 신호회로(미약전류)에서는 너무 의식할 필요 없지만, 전원회로, 발광다이오드의 전류제어용과 같은 저항기에는 생각보다 큰 전류가 흐르기 때문에 정격전력을 염두에 둘 필요가 있다. 저항 값의 표준에 대해서는 우리나라 KS 규격으로 정해져 있지만, KS규격은 그 대부분이 일본 JIS 규격을 모방하고 있으며, 실제로 업계에서는 JIS규격을 훨씬 많이 이용하고 있다. 여기서도 JIS기준으로 설명한다. 저항 값의 표준은 JIS C5001에서 E표준 계열로 정해져 있다. 이것은 10을 대수적으로 몇 등분하여 정해져 있다. E6의 경우는 [1], [1.5], [2.2], [3.3], [4.7], [6.8], [10] (10을6등분) E12는 [1], [1.2], [1.5], [1.8], [2.2], [2.7], [3.3], [3.9], [4.7], [5.6], 6.8], [8.2], [10] (10을12등분)으로 된다. 저항값이 언뜻 보기에 제각기 무질서한 값으로 보이는 것은 이와 같은 이유 때문이다. E계열은 3,6,12 이외에 24,48,96,192라는 계열이 있지만, 저항 값으로는 통상은 E12계열을 사용하고 있는 것 같다(특수한 경우에는 그 이상을 사용하는 경우도 있을 것이다) 저항 값의 표시는 숫자로 인쇄하기 위해서는 부품이 작기 때문에 컬러 코드(color code)라고 하는 색깔로 표시하고 있는 경우가 많은데, 1/2W 이하의 저항기항은 대부분 컬러코드로 표시하기 때문에 컬러코드를 읽는 법도 꼭 알아 둘 필요가 있다. 또한, 칩 저항은 캐패시터와 같은 방법으로 숫자로 표기되어있다.

구 조 : Ceramic봉에 탄소 계의 저항 체를 구워 붙이고, 여기에 나선형으로 홈을 파서 원하는 저항 값을 만든다. 양끝에는            리드선을 붙인 금속Cap을 끼워 넣고, 절연을 위한 보호도료(保護塗料)를 칠한다. 특 징 : 디스크리드(Disk-Lead)저항으로는 현재 국내에서 가장 일반적으로 값싼 저항이며, 생산 Maker가 다수이고, 보통            Carbon저항이라 한다. 용 도 : 일반 전자회로 유의사항 : 온도계수가 크다. 따라서 온도에 의한 저항값의 변화가 크기 때문에 정밀한 용도로는 적합하지 않다.               또한 Noise 때문에 미소신호를 취급하는 회로에도 적합하지 않다. 평균전력은 충분해도 정격전압 이상의 고압               Pulse에 의한 Arc방전을 일으키기 쉽다. 규 격 : P: 1/8W～1/2W, R: E24계열(1Ω～10MΩ), T: ±5%(J), TCR: 정의되지 않은 것이 보통, 표시 : color code(4색 띠)

구 조 : 탄소와 수지재료 등을 달구어 두드리고(鍛鍊), 가는 막대모양으로 하여 전극을 붙인 후, 달구어 굳혀 수지를            Molding한 것이다. 특 징 : 저항기가 체 저항(Solid Resistor)이며, 더욱이 Molding되어 있기 때문에 신뢰성이 높고, 절연성이나 아크(Arc)에            강하다. 용 도 : 신뢰성을 요구하는 회로, Pulse회로 유의사항 : 오차가 크므로 정밀한 용도에는 적합하지 않다. 또한 저항 체의 결정 임계면(結晶粒界面)에 기인한 Noise가                크기 때문에 미소신호를 취급하는 회로나 Audio 회로에는 적합하지 않다. 최근에는 점점 입수하기 어려워진다. 규 격 : P: 1/4W～1W, R: E12계열(2.2Ω～1MΩ), T: ±10%(K)～20%(M), TCR : 정의되지 않은 것이 보통,            표시: Color Code(4색 띠)

구 조 : Ceramic봉에 금속피막을 증착(蒸着) 또는 소결(燒結)하고, 이것에 나선형으로 홈을 파서 원하는 저항 값을            만든다. 양끝에는 Lead선을 붙인 금속Cap을 끼워 넣고, 절연을 위한 보호도료(保護塗料)를 칠한 것이다. 특 징 : 온도계수가 작고 높은 정밀도를 얻을 수 있다. 오차는 ±1%의 제품이 일반적이며, 풍부한 저항 값과 가격이 비교적            싸다. 용 도 : 정밀도가 필요한 일반 Analog회로 유의사항 : 외형은 비슷해도 Maker나 기종에 따라 특성이 크게 다르다. 또한 온도계수는 저항 값에 의해서도 달라진다. 규 격 : P: 1/8W～2W, R: E24/E96계열(2Ω～1MΩ), T: ±0.1%(B)～2%(G), TCR: ±25～300ppm/℃,            표시 : Color Code(5색 띠), 또는 문자.

구 조 : Ceramic기판에 금속을 증착하고, 저항 Pattern을 형성한 후 Lead선을 붙이고, 경우에 따라 Laser로 다듬은 것이다. 특 징 : 온도계수가 매우 작고, 정도가 높으며, 또한 noise도 적다. E24와 E96계열의 풍부한 저항 값이 가지고 있다.            통칭 Plate Ohm이라 부른다. 용 도 : 정밀도가 필요한 Analog회로, 미소신호회로. 유의사항 : 크기와 정밀도에 따라 저항 값의 범위가 다르기(특히 고 저항 측) 때문에 설계 할 때 주의할 것. 평판모양                이므로 고주파에서는 주변과의 결합에도 유의할 것. 규 격 : P: 1/16W～1/2W, R: E24/E96계열(10Ω～1MΩ), T: ±0.01%(T)～1%(F), TCR: ±1～50ppm/℃, 표시 : 3숫자 또는            4숫자.

구 조 : Ceramic기판에 합금 금속박(合金 金屬箔)을 접착하고, 에칭후 전극을 붙이고, Laser로 다듬은 것이다.            기계적 일그러짐을 피하기 위해 Lead선과 금속박(金屬箔;Metal Film)사이에는 가는 선으로 Bonding하고 있다. 특 징 : 온도계수가 매우 작고, 정도가 매우 높으며, 또한 Noise도 논리 값에 가깝다. 용도에 맞춘 수지도장형(樹脂 塗裝型)            이 있으며. 통칭 Alpha 저항(제작사명)이라 한다. 용 도 : 매우 높은 정밀도가 필요한 계측회로, 미소신호회로. 정도(精度)가 높은 I -V변환회로나 표준저항으로 쓰인다. 유의사항 : Model마다 저항 값의 범위나 특성이 다르기 때문에 목적을 명확하게 하여 선정할 것. 전류검출용 등 저항               영역에서 정밀도를 확보하려면 4단자형을 사용한다. 규 격 : P: 1/4W～2W, R: E24/E96계열(10Ω～1MΩ) 또는 정수 값(0.1Ω～400KΩ, T: ±0.005%(V)～1%(F),            TCR: ±1～15ppm/℃, 표시: 5숫자 또는 6숫자+문자표시.

구 조 : Ceramic봉에 금속산화물(주석 또는 안티몬계)피막을 붙이고, 양끝에는 Lead선을 붙인 금속Cap을 끼워 넣고,            여기에 나선형으로 홈을 파서 원하는 저항 값으로 한 것이다. 특 징 : 모양에 따라 큰 전력을 취급한다. 가격도 비교적 싼값이고, Maker 다수. 통칭 산금(酸金) 저항. 용 도 : 중전력회로 일반 유의사항 : 저항 값의 범위에 주의할 것. Pulse부하의 경우는 정격저감이 필요. 보통 홈형이지만, 나머지는 Dummy Load               등에는 적합치 않다. 규 격 : P: 1/2W～5W, R: E24계열(10Ω～100KΩ) T: ±2%(G)～5%(J), TCR: 350ppm/℃, 표시: Color Code 또는 문자.            그림에서 큰 것이 2W, 작은 것이 1W, Color Code의 것이 2W. 오차는 어느 것이나 ±5%.

가변저항기는 일반적으로 볼륨(variable ohm)이라고 부른다. 라디오의 음량조절이나 TV모니터 화면 조정과 같이 용이하게 저항값 을 바꿀 수 있는 것과, 전자회로에서 부품의 오차에 의한 동작 상태를 조정해야 하는 경우 등에 사용하는, 통상 저항값을 바꾸지 않는 반고정 저항기가 있다. 통상적인 가변저항기, 반고정 저항기는 회전할 수 있는 각도가 300도 정도이지만, 저항값을 세밀하게 조정하기위해 기어(gear)를 조합하여 다회전(10?25회 정도)시킬 수 있는 포텐쇼메터(potentiometer)라는 것도 있다.

구 조 : Ceramic봉에 저항선(망간선이나 니크롬선 등)을 감아 붙인 것. 저항 값은 선의 종류나 감이 수로 조정한다. 특 징 : 저 저항에서 대 전력의 것이 얻어진다. 온도계수가 낮은 것도 가능. 용 도 : 일반적인 전력회로. 고정밀 전력회로. 유의사항 : 저항 값이 높은 것은 대형인 동신에 가격이 높아진다. 직접 감는 것은 비교적 저주파에서 Inductance가 문제가               되는 일이 있다. 무유도로 감아도 고주파에서의 사용은 피하는 것이 좋다. 온도계수는 품종마다 다르기 때문에               권선=고정밀 이라는 단편적인 생각은 버릴 것. 규 격 : P: 1/2W～20W, R: E24계열(0.1Ω～1KΩ) T: ±0.5%(G)～10%(M), TCR: ±25～300ppm/℃, 표시: Color Code.

구 조 : 권선형 또는 산화금속피먁 저항의 유닛을 세라믹으로 만든 케이스에 넣어실리콘계통의 수지(Cement)로 씌운            것이다. 특 징 : 불연성의 수지로 씌운 것이므로 고온에도 발화하지 않고 절연성이 풍부하여 장착이 쉽다. 용 도 : 일반적인 전력회로. 유의사항 : 외형으로는 같아 보여도 저항기에 따라 특징이나 결점이 다르기 때문에 Maker의 Catalog를 잘 볼 것.               고 전력에서는 기판에서 띄워 장착한다. 규 격 : P: 1W～20W, R: E24계열(0.1Ω～68KΩ) T: ±1%(F)～10%(M), TCR: ±25～500ppm/℃, 표시: 문자표시.

구 조 : 금속판형의 저항 유닛을 세라믹으로 만든 케이스에 넣고, Silicon계의 수지(樹脂)로 씌운 것이다. 특 징 : 특히 저 저항 값의 제품. 불연성의 Case로 씌웠기 때문에 고온에서도 발화하지 않는다. 용 도 : 전류 검출회로. 전류 제어회로. 유의사항 : 저항 값의 범위에 주의할 것 저 저항 값에서는 배선저항에도 주의할 것. 규 격 : P: 1W～20W, R: E12계열 및 정수 값(0.01Ω～10Ω, T: ±1%(F)～10%(M), TCR: 300ppm/℃, 표시 : 문자표시.

구 조 : Ceramic으로 된 파이프에 저항선을 감고 그 위에 법랑(Enamel) 막을 형성한 것. 특 징 : 고온에 잘 견디기 때문에 대 전력을 취급하는 경우에 적합하다. Slider Band로 저항 값이 조정되는 것도 있다. 용 도 : 대전력회로. 유의사항 : 전기적으로는 권선형과 같은 주의가 필요. 장착때에는 전용 stand를 사용하고 단자온도에도 주의[보통 납땜               이나 비내열선(非耐熱線)은 가능한 사용하지 말고 볼트와 넛트를 이용하여 단자를 연결하는 것이 안전하다.] 규 격 : P: 5W～1KW, R: E24계열(1Ω～100KΩ) T: ±1%(F)～10%(K), TCR: ±25～500ppm/℃, 표시: 문자표시.

※ 저항의 E 계열에 대하여 왜 저항 값은 자투리 숫자가 많은가? 라는 의문을 갖은 사람들이 있다고 생각하지만, 이것은 저항 값이 등비수열을 기본으로 정해졌기 때문이다. 등비수열로 하는 이유는 Cover해야할 저항 범위가 극단으로 넓은 것과, Ohm의 법칙 I=E/R에서도 알려진 대로 "이곳의 전류를 50% Up하시오"로 했을 때 편리하기 때문이다. E24계열이란 1～10까지를 유효숫자를 2행으로 12로 등비분할(等比分割)한 것을 기초로 하고, 정수비(整數比) 분할의 나누기를 고려하여 일부를 재편성하여 조정한 것이다(2.7～4.7의 부분). 또한 E12는 E24에, E6은 E12에 각각 내포되어 있지만 E96은 순수한 등비수열(비=10의 96제곱근=1.024…)을 유효숫자 3행으로 반올림한 것이므로 E24와는 다르다. 또한 상위의 E계열의 구입할 수 있는 품종에서도 하위의 E계열 쪽이 구입하기 쉬운 경향이 있다. ※저항 값의 표시에 대하여 비교적 큰 저항기에는 저항 값이 직접 씌어진 경우가 많지만 작은 것에서는 써넣기가 곤란하므로 약자 숫자(이후 약숫자)가 Color Code로 표시되는 것이 일반이다. 저항 값이 직접 쓰여진 경우에도, 소수점이 지워지는 사고를 고려하여 「4.7KΩ±5%」을 「4K7J라고 쓰는 경우가 있다. 끝의 J는 ±5%는 나타내는 오차code이다(표 참조) 같은 모양으로 「2.2Ω±10%」를 「2R2K」로 나타내는 것이 있다. R은 소수점(둥근점=Round)의 약자로 최후의 「K」는 보조단위에는 없는 오차code이다. 약숫자 표시의 경우, 예를 들면「472J」라는 약숫자는 처음 47은 유효숫자 세 번째의 2는 유효숫자에 곱하는 10의 제곱수(뒤에 붙인 0의수), 마지막의 문자 J가 오차Code이다. 따라서 47×102=4,700Ω=4.7KΩ, 오차±5%이 된다. 고정도의 저항에서는 유효숫자가 3행이기 때문에 4숫자가 씌어지고 있는 경우가 있다. 예를 들면「4701F」는 유효숫자 470에 0을 1개 붙여서 4,700Ω=4.7KΩ으로 오차는 F Class=±1%이다. 약숫자 표시의 경우 숫자 아래에 Under Line을 치는 것이 보통이지만 때때로 그렇지 않은 품종도 있어 Tester의 도움이 필요하다. Color Code는 표 와 같이 12색의 색 선으로 바꾼 것이다. 이것을 기억하기 위해 「흑,갈,적,등,황,녹…」라는 암기법이 있으며, Color Ribbon선을 끊어 붙여 간단한 Code표를 만들어 암기하는 것을 추천한다.

전자 리레이는 역사 깊은 전자 부품으로서, 전자석으로 기계적인 switch를 작동 시키는 것이다. 전자 relay는 간단히 입출력사이의 절연이 가능, 입력이상 전력 개폐나 복수 접점의 동시 출력, 신호 반전 등이 가능하다. 이 때문에 전자 relay는 논리 소자로서 한 때 왕성하게 사용되었다. 현재에도 많은 고성능 swiching 소자가 있지만. 0에 가까운 on저항과 무한대에 가까운 off저항, 개폐신호의 종류를 가리지 않는 점이 메이트로써 현재에도 폭넓게 사용되고 있다.

릴레이(계전기)란 코일에 전류를 흘리면 자석이 되는 성질을 이용하고 있다. 코일이 전자석으로 되었을 때 철판을 끌어당겨, 그 철판에 붙어 있는 스위치부의 접점을 닫거나 열기도 한다. 릴레이가 좋은 점은 전기적으로 독립된 회로를 연동시킬 수 있다는 점이다. 5V와 같은 저전압계로 구성된 회로의 동작에 의해 AC 100V계의 회로를 ON/OFF시키든가, 대전류의 회로를 ON/OFF시킬 수 있다. 릴레이는 기계적으로 접점을 닫거나 열기 때문에 일반적으로 고속 동작은 할 수 없다.(특수 용도로 고주파 릴레이라는 것도 있어 고속 동작이 가능한 릴레이도 있다) 릴레이에도 여러 종류가 있으며, 코일에 가하는 전압(구동전압), 접점용량 등에 따라, 적절한 것을 선택할 필요가 있다.

최근에는 저렴하고 고성능인 반도체 스위치가 보급되어 릴레이의 용도는 적어졌다. 특히 스피드나 소비 전력, 내구성 등의 코일로 기계 접점을 동작시키는 릴레이는 가동부가 없는 반도체 스위치에 비해 훨씬 떨어진다. 그러나 ON 저항이 적은 것, OFF 때에 절연저항이 큰 것, 내압이나 전류용량이 큰 것 등 릴레이에는 반도체 스위치에서 얻어지지 않는 우수한 특성이 있다. 전자회로에서 사용하는 소형 릴레이의 예를 나타낸다. 일반적으로 리드 릴레이라고 하는 것은 소형, 고속, 저 소비 전력의 특징이 있다. 릴레이를 전자회로에서 사용하는 경우, 접점의 부하 전류가 너무 적으면 개폐가 정확하게 안 된다. 메이커에 따라서는 개폐되는 최소부하의 표준을 카탈로그에 기재하고 있다. 일반적으로 말해서 접점의 전류 용량이 클수록 미소전하의 개폐에는 부적당하다. 릴레이에 한하지 않고 스위치 등의 기계접점에서 수 십 ~ 수 백 mA의 전류를 흘리도록 한다. 또, 부하 전압이 미소할 경우, 코일의 여자에 의한 접점의 열기 전력이 문제가 되는 경우도 있다. 열기전력의 크기는 보통 1mA 이하이다. 특히 저 열 기전력을 특징으로 하는 제품도 있다.