[전기회로] 저항의 종류와 특징 - 실제 실무에서 사용되는 것

오늘은 저항의 종류 및 특징에 대해서 알아보겠습니다.

저항의 종류는 정말 많지만, 제가 실무에서 한 번이라도 사용해 봤던 소자만 정리해 보겠습니다.  

※주관적인 생각, 경험이므로 참고 부탁드립니다.

 

그럼 바로 가시죠!

 

※저항이란? 쉽게 이해하기

[전기회로] 저항이란? 옴의 법칙, 저항 계산법

 

※저항의 역할 한 방에 이해하기

[전기회로] 저항의 역할 (전류 제한, 전압 분배, Pull up, Pull down)

 

 

1. 저항의 종류

1) 리드 저항

① 탄소 피막 저항 (Carbon Film Resistor)

탄소계 재료를 사용하는 저항입니다. 높은 정밀도가 필요하지 않은 아날로그 회로나 디지털 회로에 가장 널리 사용되고 있습니다. 하지만 저는 실무를 하면서 탄소 피막 저항을 사용하는 경우는 극히 드물었습니다. 요즘은 PCB 실장 공간에 제약이 있어 칩저항을 많이 사용하는 편입니다. 

• 장점으로는 시중에서 가장 많이 보편화되어 있는 만큼 가격이 저렴합니다.
• 단점으로는 발열이 심하고 전류 잡음이 커서 높은 정밀도에 필요한 회로에는 적합하지 않습니다.

----저항 범위：1.0 Ω∼100 ＭΩ
----전력 범위：1/8Ｗ,1/4Ｗ,1/2Ｗ
----오차 범위：±５％, ±2％
----온도 계수：+350∼-1300ppm/℃  

 

② 금속 피막 저항 (Metallic Film Resistor)

탄소 피막 저항의 단점을 보완할 수 있는 저항으로 높은 정밀도가 필요한 회로에서 주로 사용됩니다. 제조 방법은 세라믹 로드에 니크롬, TiN, TaN, 니켈, 크롬 등의 합금을 진공증착, 스퍼터링등의 방법으로 필름 형태로 부착시킨 후 홈을 파서 저항 값을 조절하는 방법으로 만듭니다.

• 장점은 발열 온도 계수가 낮은 편이라 온도 특성이 좋고, 고주파 특성이 좋습니다.
• 단점으로는 탄소 피막 저항기에 비해 가격이 비쌉니다.

----저항 범위：20Ω∼2 ＭΩ
----전력 범위：1/8 Ｗ,1/4 Ｗ,1/2 Ｗ
----오차 범위：±0.5％,１％,２％
----온도 계수：±25∼±250ppm/℃ 

 

③ 시멘트 저항 (Cement Resistor)

시멘트 저항은 코일 저항의 일종으로 금속 선을 절연체에 감은 권선 저항기를 온도와 습도로부터 보호하기 위하여 시멘트로 굳혀서 만드는 저항입니다. 

• 장점으로는 온도와 습도로부터 영향을 최소화하며 내전압 특성이 우수하며 대전력을 다루는 부분에 사용됩니다.
• 단점으로는 아무래도 시멘트로 굳혔기 때문에 무게가 무겁고 부피가 커서 소형 제품에는 적합하지 않습니다.

 

 

2) 칩저항 (SMD 저항)

제가 실무 하면서 가장 많이 사용하는 게 칩저항입니다. PCB가 점점 소형화되고 대부분의 부품들이 SMT(Surface Mount Technology) 공법으로 제작되면서 아마도 대부분의 제품 개발에서 저항은 칩저항을 가장 많이 사용하고 있을 겁니다.

(그래서 실무를 할 때 납땜을 참 많이 합니다..)

• 장점으로는 소형/박형으로 실장이 가능하여 PCB 실장 공간 확보에 도움이 됩니다.
• 단점으로는 납땜 또는 SMT로 실장이 되기 때문에 납땜조건(온도, 시간)의 관리가 필요합니다.

 

3) 가변 저항 (Variable Resistor / Potentiometer)

가변 저항은 Potentiometer라고도 불리며, 회로에서 저항값을 임의로 바꿀 수 있는 저항기입니다.

가변저항은 전압 분배 목적으로 많이 사용되고 있습니다. 저항값을 임의로 바꿔서 원하는 전압을 얻기 위함이죠.

실무에서 주로 사용되는 가변 저항은 1) 볼륨형 가변 저항 2) 디지털 포텐셔미터 두 가지입니다.

볼륨형 가변 저항은 볼륨을 시계/반시계 방향으로 돌리면서 원하는 저항값을 얻는 아날로그적 방식입니다.

디지털 포텐셔미터(Digital potentiometer)는 IC 형태로 제작되어 있고, 일반적으로 I2C 통신을 통해서 MCU를 통해 명령어를 전달받아 원하는 저항값을 설정하는 방식입니다.

• 장점으로는 저항의 정수값 변경 없이 원하는 저항값을 손쉽게 얻을 수 있다는 장점이 있습니다.
• 단점으로는 발열 계수가 높은 편이라 발열로 인해 전력 손실이 크고 부피가 커서 소형 제품에 적합하지 않습니다.

 

4) 특수 저항

① 써미스터(Thermistor)

 

써미스터

 

써미스터는 온도에 따라 저항값이 변화하는 특성을 활용하여 사용되는 저항 소자입니다.

온도가 상승하면 저항값이 감소하는 특성이 있는 NTC(Negative Temperature Coefficient Thermistor)

온도가 상승하면 저항값이 증가하는 특성이 있는 PTC( Positive Temperature Coefficient Thermistor)

온도가 상승하면 특정 온도 이상에서 저항값이 급격히 감소하는 CTR(Critical Temperature Resister Thermistor)

위 3가지로 분류가 되고 있습니다.

주로 실무에서는 온도 보상을 하기 위해 써미스터를 사용합니다. 예를 들어, 제품 사용 주의 온도가 -25℃에서 70℃일 때, 제품 사용 주의 온도 범위에서 제품의 성능이 시스템 요구사항 스펙에 맞게 정상 동작해야 합니다. 써미스터의 저항값 변화를 통해 MCU에서 현재 온도값을 확인할 수 있으며, 이를 통해 보상을 하는 방식으로 사용됩니다.

 

② 바리스터(Varistor)

 

바리스터

 

바리스터란 인가되는 전압에 따라 저항값이 변화하는 비선형 저항소자입니다.

인가전압이 낮은 경우에는 저항값이 높지만, 어느 정도 LEVEL 이상으로 인가 전압이 높아지면 급격히 저항값이 낮아지는 특성이 있습니다. 따라서 Peak 과전압 노이즈가 인가되었을 때, 순간적으로 저항값이 낮아져 전류를 흐르게 하는 특성을 가지고 있습니다. 즉, 과전압 보호 회로나 고주파 노이즈 필터 등으로 사용됩니다.

바리스터는 선형 소자와는 다르게 반도체에 가까운 소자이며 주로 ZnO와 같은 금속 산화물로 만들어집니다.

 

 

제가 한 번이라도 사용해 봤던 저항의 종류에 대해서 알아봤습니다.

 

실무에서 많이 사용되는 순서대로 나열해 보자면

 

칩저항(SMD 저항) >>> 바리스터(Varistor) > 써미스터(thermistor) = 가변 저항 >>>> 리드 저항

이 순서인 것 같습니다 :)

※주관적인 경험이므로 타 HW설계에서는 다를 수도 있습니다.

 

 

오늘도 좋은 하루 보내시고 항상 건강하세요!! :)

 

 

- 사진 출처 : Mouser 전자 부품