Resistor

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Resistor
Resitor.jpg
Tipo Termoeléctrico
Pasivo
Principio de funcionamiento Efecto Joule
Fecha de invención Georg Ohm (1827)
Símbolo electrónico
Resistor symbol America.svg
Configuración Entrada y salida (sin polaridad)

Se denomina resistor al componente electrónico diseñado para introducir una resistencia eléctrica determinada entre dos puntos de un circuito eléctrico. En el propio argot eléctrico y electrónico, son conocidos simplemente como resistencias. En otros casos, como en las planchas, calentadores, etc., se emplean resistencias para producir calor aprovechando el efecto Joule.

Es un material formado por carbón y otros elementos resistivos para disminuir la corriente que pasa. Se opone al paso de la corriente. La corriente máxima y diferencia de potencial máxima en un resistor viene condicionada por la máxima potencia que pueda disipar su cuerpo. Esta potencia se puede identificar visualmente a partir del diámetro sin que sea necesaria otra indicación. Los valores más comunes son 0,25 W, 0,5 W y 1 W.

Existen resistores de valor manualmente ajustable, llamados potenciómetros, reostatos o simplemente resistencias variables. También se producen dispositivos cuya resistencia varía en función de parámetros externos, como los termistores, que son resistores que varían con la temperatura; los varistores que dependen de la tensión a la cual son sometidos, o las fotorresistencias que lo hacen de acuerdo a la luz recibida.

Comportamiento en un circuito[editar]

Los resistores se utilizan en los circuitos para limitar el valor de la corriente o para fijar el valor de la tensión. Véase la Ley de Ohm. A diferencia de otros componentes electrónicos, los resistores no tienen polaridad definida.

Sistemas de Codificación[editar]

Código de colores[editar]

Figura 2: Diferentes resistencias todas ellas de empaquetado tipo axial.

Para caracterizar un resistor hacen falta tres valores: resistencia eléctrica, disipación máxima y precisión o tolerancia. Estos valores se indican normalmente en el encapsulado dependiendo del tipo de éste; para el tipo de encapsulado axial, el que se observa en las fotografías, dichos valores van rotulados con un código de franjas de colores.

Estos valores se indican con un conjunto de rayas de colores sobre el cuerpo del elemento. Son tres, cuatro o cinco rayas; dejando la raya de tolerancia (normalmente plateada o dorada) a la derecha, se leen de izquierda a derecha. La última raya indica la tolerancia (precisión). De las restantes, la última es el multiplicador y las otras indican las cifras significativas del valor de la resistencia.

El valor de la resistencia eléctrica se obtiene leyendo las cifras como un número de una, dos o tres cifras; se multiplica por el multiplicador y se obtiene el resultado en Ohmios (Ω). El coeficiente de temperatura únicamente se aplica en resistencias de alta precisión o tolerancia menor del 1%.


Color de la banda Valor de la 1°cifra significativa Valor de la 2°cifra significativa Multiplicador Tolerancia Coeficiente de temperatura
Negro 0 0 1 - -
Marrón 1 1 10 ±1% 100ppm/°C
Rojo 2 2 100 ±2% 50ppm/°C
Naranja 3 3 1 000 - 15ppm/°C
Amarillo 4 4 10 000 ±4% 25ppm/°C
Verde 5 5 100 000 ±0,5% 20ppm/°C
Azul 6 6 1 000 000 ±0,25% 10ppm/°C
Morado 7 7 10 000 000 ±0,1% 5ppm/°C
Gris 8 8 100 000 000 ±0.05% 1ppm/°C
Blanco 9 9 1 000 000 000 - -
Dorado - - 0,1 ±5% -
Plateado - - 0,01 ±10% -
Ninguno - - - ±20% -


Como leer el valor de una resistencia[editar]

En una resistencia tenemos generalmente 4 líneas de colores, aunque podemos encontrar algunas que contenga 5 líneas (4 de colores y 1 que indica tolerancia). Vamos a tomar como ejemplo la más general, las de 4 líneas. Con la banda correspondiente a la tolerancia a la derecha, leemos las bandas restantes de izquierda a derecha, como sigue: Las primeras dos bandas conforman un número entero de dos cifras:

  • La primera línea representa el dígito de las decenas.
  • La segunda línea representa el dígito de las unidades.

Luego:

  • La tercera línea representa la potencia de 10 por la cual se multiplica el número.

El resultado numerico se expresa en Ohms.

Por ejemplo:

  • Observamos la primera línea: verde= 5
  • Observamos la segunda línea: amarillo= 4
  • Observamos la tercera línea: rojo= 2 o 100
  • Unimos los valores de las primeras dos líneas y multiplicamos por el valor de la tercera

54 X 102 = 5400Ω o 5,4 kΩ y este es el valor de la resistencia expresada en Ohmios

Ejemplos[editar]

Figura 3: Resistencia de valor 2.700.000 Ω y tolerancia de ±10%.
  • La caracterización de una resistencia de 2.700.000 Ω (2,7 MΩ), con una tolerancia de ±10%, sería la representada en la figura 3:
1ª cifra: rojo (2)
2ª cifra: violeta (7)
Multiplicador: verde (100000)
Tolerancia: plateado (±10%)
Figura 4: Resistencia de valor 65 Ω y tolerancia de ±2%.
  • El valor de la resistencia de la figura 4 es de 65 Ω y tolerancia de ±2% dado que:
1ª cifra: azul (6)
2ª cifra: verde (5)
3ª cifra: negro (0)
Multiplicador: dorado (10-1)
Tolerancia: rojo (±2%)

Codificación de los resistores de montaje superficial[editar]

Esta imagen muestra cuatro resistores de montaje de superficie (el componente en la parte superior izquierda es un condensador) incluyendo dos resistores de cero ohmios. Los enlaces de cero ohmios son usados a menudo en vez de enlaces de alambre
Resistencia de montaje superficial o SMD.

A los resistores cuando se encuentran en circuitos con tecnología de montaje de superficie se les imprimen valores numéricos en un código similar al usado en los resistores axiales.

Los resistores de tolerancia estándar en estos tipos de montajes (Standard-tolerance Surface Mount Technology) son marcados con un código de tres dígitos, en el cual los primeros dos dígitos representan los primeros dos dígitos significativos y el tercer dígito representa una potencia de diez (el número de ceros).

Codificación en Resistencias SMD[editar]

En las resistencias SMD ó de montaje en superficie su codificación más usual es:

SMD resistor 1200 ohm.svg 1ª Cifra = 1º número

2ª Cifra = 2º número

3ª Cifra = Multiplicador

En este ejemplo la resistencia tiene un valor de:

1.200 ohmios = 1,2 kΩ

SMD resistor 1.6 ohm.svg 1ª Cifra = 1º número

La "R" indica coma decimal

3ª Cifra = 2º número

En este ejemplo la resistencia tiene un valor de:

1,6 ohmios

SMD resistor 0.22 ohm.svg La "R" indica coma decimal ("0,")

2ª Cifra = 2º número

3ª Cifra = 3º número

En este ejemplo la resistencia tiene un valor de:

0,22 ohmios

  • Por ejemplo:
"334" 33 × 10.000 Ω = 330 kΩ
"222" 22 × 100 Ω = 2,2 kΩ
"473" 47 × 1.000 Ω = 47 kΩ
"105" 10 × 100.000 Ω = 1 MΩ

Los resistores de menos de 100 Ω se escriben: 100, 220, 470, etc. El número cero final representa diez a la potencia de cero, lo cual es 1.

  • Por ejemplo:
"100" = 10 × 1 Ω = 10 Ω
"220" = 22 × 1 Ω = 22 Ω

Algunas veces estos valores se marcan como "10" o "22" para prevenir errores.

Los resistores menores de 10 Ω tienen una 'R' para indicar la posición del punto decimal.

  • Por ejemplo:
"4R7" = 4,7 Ω
"0R22" = 0,22 Ω
"0R01" = 0,01 Ω

Los resistores de precisión son marcados con códigos de cuatro dígitos, en los cuales los primeros tres dígitos son los números significativos y el cuarto es la potencia de diez.

  • Por ejemplo:
"1001" = 100 × 10 Ω = 1 kΩ
"4992" = 499 × 100 Ω = 49,9 kΩ
"1000" = 100 × 1 Ω = 100 Ω

Los valores "000" y "0000" aparecen en algunas ocasiones en los enlaces de montajes de superficie, debido a que tienen una resistencia aproximada a cero.

Codificación para uso Industrial[editar]

Formato: XX 99999 ó XX 9999X [dos letras]<espacio>[valor del resistor (tres/cuatro dígitos)]<sinespacio>[código de tolerancia(numérico/alfanumérico - un dígito/una letra)]

Power Rating at 70 °C
Tipo Nº Potencia
nominal
(watios)
MIL-R-11
Norma
MIL-R-39008
Norma
BB 1/8 RC05 RCR05
CB ¼ RC07 RCR07
EB ½ RC20 RCR20
GB 1 RC32 RCR32
HB 2 RC42 RCR42
GM 3 - -
HM 4 - -


Designación Industrial Tolerancia Designación MIL
5 ±5% J
2 ±20% M
1 ±10% K
- ±2% G
- ±1% F
- ±0.5% D
- ±0.25% C
- ±0.1% B

El rango de la temperatura operacional distingue los tipos comercial, industrial y militar de los componentes.

  • Tipo Comercial : 0 °C a 70 °C
  • Tipo Industrial : −40 °C a 85 °C (en ocasiones −25 °C a 85 °C)
  • Tipo Militar : −55 °C a 125 °C (en ocasiones -65 °C a 275 °C)
  • Tipo Estándar: -5 °C a 60 °C

Resistencias de precisión[editar]

Las resistencias de precisión o de hojas metálicas, conocidas también por su nombre en inglés foil resistors, son aquellas cuyo valor se ajusta con errores de 100 partes por millón o menos y tienen además una variación muy pequeña con la temperatura, del orden de 10 partes por millón entre 25 y 125 grados Celsius. Este componente tiene una utilización muy especial en circuitos analógicos, con ajustes muy estrechos de las especificaciones. La resistencia logra una precisión tan alta en su valor, como en su especificación de temperatura, debido a que la misma debe ser considerada como un sistema, donde los materiales que la comportan interactúan para lograr su estabilidad. Una hoja de metal muy fino se pega a un aislador como el vidrio o cerámica, al aumentar la temperatura, la expansión térmica del metal es mayor que la del vidrio o cerámica y al estar pegado al aislador, produce en el metal una fuerza que lo comprime reduciendo su resistencia eléctrica, como el coeficiente de variación de resistencia del metal con la temperatura es casi siempre positivo, la suma casi lineal de estos factores hace que la resistencia no varíe o que lo haga mínimamente.

El hecho de utilizar una hoja metálica para crear un medio resistivo, le da el nombre de foil resistors en inglés.

Este componente tuvo su origen en varios países y en diferentes tiempos. Por los años 50, algunas empresas y centros académicos de tecnología, en especial en los Estados Unidos, comenzaron a investigar nuevas técnicas de componentes que se adaptaran a la industria naciente de los semiconductores. Los nuevos sistemas electrónicos debían ser más estables y más compactos y la industria de ese tiempo puso más énfasis en la precisión y en la estabilidad del comportamiento con los cambios de temperatura. En la tecnología de resistores había dos tipos emergentes, los resistores hechos con películas metálicas muy finas, depositadas en substratos aislantes, como el vidrio o la cerámica, y cuyo depósito se realizaba con técnicas de evaporación metálicas.

Luego estaban los resistores hechos con hojas metálicas, cuyos espesores eran mayores que los realizados con películas metálicas. Las hojas metálicas se pegaban a substratos aislante, como el vidrio o la cerámica.

Investigando el origen de esta última tecnología llegamos a Duncan y John Cox, los cuales patentaron en 1951, un resistor para uso de calefacción.[1] Si bien el objeto de este componente era de ser usado como elemento de calefacción, la novedad del mismo residía en su construcción geométrica, la forma de las líneas resistivas fueron adoptadas por empresas dedicadas a la fabricación de resistencias de hojas metálicas realizada en 1979 por Benjamín Solow,[2] o en su versión mejorada de 1983 realizada por Josph Szware,[3]

Efecto piezorresistivo[editar]

Como se indicó inicialmente, hay un efecto de interacción de fuerzas entre la hoja metálica y el substrato, la hoja metálica se comporta como una galga extensométrica, que es un sensor basado en el efecto piezorresistivo, un esfuerzo que deforma a la galga producirá una variación en su resistencia eléctrica.

Este sensor, en su forma básica fue usado por primera vez en 1936. El descubrimiento del principio fue realizado en 1856 por Lord Kelvin, el cual cargo alambres de cobre y de hierro, produciendo en los mismos una tensión mecánica y registrando un incremento de la resistencia eléctrica con la deformación unitaria por tracción (strain) del alambre, observo que el alambre de hierro tiene un incremento de la resistencia mayor que el alambre de cobre, cuando son sometidos a la misma deformación unitaria.

De los experimentos realizados por Lord Kelvin en 1856 resulta que cuando se somete un metal a una fuerza mecánica, se produce un cambio en su resistencia eléctrica. Así, sometiendo al metal a una fuerza que lo estire se produce un aumento de su resistencia, y si le aplicamos una compresión, su resistencia eléctrica disminuye. Este efecto, con el tiempo abrió un nuevo campo de las mediciones. Un aumento de la temperatura en un metal produce dos efectos, una dilatación y un aumento de su resistencia eléctrica.

En 1959, William T. Bean, introduce una galga extensométrica, o también llamada en inglés strain gauge de tipo de hoja metálica,[4] con una geometría Cox utilizada para medir la deformación unitaria, de materiales sometidos a fuerzas mecánicas, varios puntos hay que resaltar de este desarrollo: 1) utiliza una hoja metálica con geometría Cox, 2) utiliza metales como constantan o nicromo y 3) la utilización de un método fotográfico y luego el uso de una erosión química para realizar el modelo resistivo. Estudiando este desarrollo, se puede especular que los técnicos que utilizaban las galga extensométrica, midiento las propiedades mecánicas de los vidrios y cerámicas, encontraron una variación muy chica de la resistencia con la temperatura, debido precisamente al efecto citado inicialmente.

La primera descripción de este sistema, utilizando las propiedades geométricas, físicas y químicas, como la geometría Cox, el efecto Kelvin y el uso de la aleación níquel-cromo, fueron integradas todas ellas en un componente, fue realizada por Zandman en 1970.[5]

Notas al pie[editar]

  1. Patente USPTO nº 2682596: «Metal foil heating device»
  2. Patente USPTO nº 4176445: «Metal foil resistor»
  3. Patente USPTO nº 4378549: «Resistive electrical components»
  4. Patente USPTO nº 2899658: «Leaf-type electrical resistance strain gage»
  5. Patente USPTO nº 3517436: «Precision resistor of great stability»

Véase también[editar]

Enlaces externos[editar]