ตัวต้านทานหรือ Resistors

ความต้านทาน หรือ Resistance คือความสามารถของวัสดุในการต้านทางการไหลของกระแสไฟฟ้าหรือ การเคลื่อนที่ของประจุไฟฟ้า ซึ่งอุปกรณ์ที่มีคุณสมบัติในการต้านการไหลของกระแสจะเรียกว่าตัวตานทาน หรือ Resistors นั้นเอง โดยความสัมพันธ์ระหว่างแรงดันที่ตกคร่อมตัวต้านทาน กับกระแสที่ไหลผ่านตัวต้านทานจะมีลักษณะเป็นเชิงเส้น ตามรูปที่แสดง

ชนิดของตัวต้านทานแบ่งได้หลายอย่าง แต่ถ้าแบ่งตามค่าความต้านทานจะแบ่งได้ประมาณ 3 ชนิดด้วยกันดังนี้

• ตัวต้านทานแบบค่าคงที่ หรือ Fixed Resistors
• ตัวต้านทานแบบปรับค่าได้ หรือ Adjustable Resistors
• ตัวด้านทานแบบเปลี่ยนค่าได้ หรือ Variable Resistors
• ตัวต้านทานแบบพิเศษ หรือ Special Resistors

1. ตัวต้านทานแบบ Fixed Resistors จะแบ่งย่อยๆได้อีกตามชนิดขององค์ประกอบได้อีกหลายประเภทแต่ที่ได้ยกตัวอย่างมาจะเป็นประเภทที่มีความนิยมใช้งานอยู่ในปัจจุบัน

• ตัวต้านทานแบบคาร์บอนผสม (Carbon Composition) เป็นตัวต้านทานที่มีราคาถูกที่สุด มีโครงสร้างมาจากวัสดุที่มีคุณสมบัติเป็นตัวต้านทานผสมผงคาร์บอน และผงฉนวน

• ตัวต้านทานแบบฟิล์มโลหะ (Metal Film) เป็นตัวต้านทานที่ทำจากแผ่นบางๆของแก้วและโลหะที่นำมาหลอมเข้าด้วยกัน แล้วนำไปเคลือบเซรามิคอีกครั้ง และจะทำการเคลือบด้วยอีป็อกซี่ ที่ด้านนอกเป็นลำดับสุดท้าย นอกจากนี้ยังทนต่ออุณหภูมิภายนอกได้ดี มีสัญญาณรบกวนน้อยเมื่อเทียบกับชนิดอื่นๆ

• ตัวต้านทานแบบฟิล์มคาร์บอน (Carbon Film) เป็นตัวต้านทานที่ใช้ผงคาร์บอนฉาบไปบนแท่งเซรามิคซึ่งเป็นฉนวน หลังจากเคลือบแล้วจะทำการตัดฟิล์มเป็นวงแหวนเหมือนเกลียวน๊อต ในกรณีที่ต้องการความต้านทานสูงก็จะทำการเคลือบฟิล์มคาร์บอนน้อย ในทางกลับกันถ้าต้องการความต้านทานน้อยก็จะทำการเคลือบฟิล์มคาร์บอนมาก ตัวต้านทานชนิดนี้จะมีความความผิดพลาดอยู่ที่ 5% ถึง 20% และทนกำลังวัตต์ได้ 1/8 ถึง 2 วัตต์ มีความต้านทานอยู่ในช่วง 1โอห์ม ถึง 100 เมกกะโอห์ม

• ตัวต้านทานแบบไวร์วาวด์ (Wire Wound) โดยตัวต้านทานชนิดนี้เกิดจากการใช้ลวดพันลงบนเส้นลวดแกนเซรามิค หลังจากนั้นต่อลวดตัวนำด้านหัวและท้ายของเส้นลวดที่พัน โดยค่าความต้านทานขึ้นอยู่กับวัสดุที่ใช้ทำลวดตัวนำ ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง และความยาวลวดตัวนำ และจะทำการเคลือบด้วยสารเซรามิครอบนอกอีกครั้ง เป็นตัวต้านทานที่มีค่าต่ำ ทนความร้อนได้ดี และมีการระบายความร้อนที่ดีซึ่งใช้อากาศในการถ่ายเท
  

• ตัวต้านทานแบบแผ่นฟิล์มหนา (Thick Film Network) โครงสร้างของตัวต้านทานแบบนี้จะทำจากฟิล์มหนา มีรูปแบบแตกต่างกันขึ้นอยู่การใช้งาน มีทั้งแบบ Surface Mount แบบเน็ตเวิร์ค แบบดิพไอซี เป็นต้น
  

• ตัวต้านทานแบบแผ่นฟิล์มบาง (Thin Film Network) โครงสร้างของตัวต้านทานทำมาจากฟิล์มบาง ซึ่งจะมีลักษณะเป็นแบบดิพไอซี

2.ตัวต้านทานแบบปรับค่าได้ (Adjustable Resistors) โครงสร้างของตัวต้านทานแบบนี้จะเป็นแบบไวร์วาวด์อีกชนิดหนึ่ง ที่สามารถปรับค่าความต้านทานได้ตามการใช้งาน โดยบนตัวด้านทานจะมีปลอกโลหะที่เคลื่อนที่ได้อยู่ ซึ่งการปรับค่าจะทำการเลื่อนปลอกโลหะไปตามตำแหน่งต่างบนตัวต้านทาน และเมื่อปรับค่าได้ตามความต้องการแล้วจะมีสกรูยึดตัวปลอกให้แนบกับลวดความต้านทานเพื่อป้องกันความคลาดเคลื่อนจากตำแหน่งในขณะใช้งาน

3.ตัวต้านทานแบบเปลี่ยนค่าได้ (Variable Resistors) โครงสร้างภายในทำจากวัสดุได้หลายชนิด เช่นคาร์บอน เซรามิค หรือพลาสติกตัวนำ ในการใช้งานที่ต้องการเปลี่ยนค่าความต้านทานบ่อยๆ เช่นเครื่องรับวิทยุ โทรทัศน์ เครื่องเสียง ตัวปรับลดเสียงเป็นต้น หรือแม้แต่วงจรหรี่ไฟ ซึ่งมีอยู่หลายแบบขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์การใช้งาน เช่นโพเทนชิโอมิเตอร์ (Potentiometer) หรือแบบพอต (Pot) สำหรับชนิดที่มีแกนเลื่อนความต้านทาน หรือแบบที่มีแกมหมุนเปลี่ยนค่าความต้านทานคือโวลลุ่ม (Volume) เพิ่มหรือลดเสียงมีแบบให้เลือกคือ 1ชั้น 2ชั้น หรือ 3ชั้น เป็นต้น ส่วนอีกแบบหนึ่งเป็นแบบที่ไม่มีแกนปรับโดยทั่วไปจะเรียกว่า โวลลุ่มเกือกม้า  หรือทิมพอต (Trimpot)

4.ตัวต้านทานแบบพิเศษ เป็นตัวต้านทานที่ทำขึ้นเพื่องานบางประเภท ที่มีคุณสมบัติและการใช้งานต่างจากตัวต้านทานทั่วไป เช่นตัวต้านทานที่ปรับตามอุณหภูมิ หรือแสง ที่มากระทำหรือตกกระทบกับตัวต้านทานเป็นต้น

4.1 ฟิวส์รีซีสเตอร์ (Fuse Resistors) เป็นตัวต้านทานที่นำมาใช้งานในลักษณะของฟิวส์ เพื่อป้องกันความเสียหายที่อาจจะเกิดกับอุปกรณ์หรือวงจรที่มีกระแสไหลผ่านมากเกินไป โดยตัวต้านทานกลุ่มนี้จะมีค่าความต้านทาน 0-200 โอห์ม

4.2 เทอร์มิสเตอร์ หรือตัวต้านทานความร้อน (Thermal Resistors) เป็นตัวต้านทานที่สามารถเปลี่นแปลงค่าได้ตามอุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลงอาจจะไม่เป็นเชินเส้น (Non-Linear) และแตกต่างกันตามชนิดของวัสดุที่นำมาผลิต โครงสร้างและส่วนประกอบภายในมักจะนำธาตุเยอรมันเนียมหรือซิลิคอน หรือโคบอลต์ นิเกิล ทองแดง เหล็ก แพลทินั่ม หรือแมงกานีส มาเป็นส่วนประกอบ ซึ่งจะมีอยู่หลายรูปร่างตามการใช้งาน เช่นแบบจาน แบบแท่งกระบอก เป็นต้น โดยคุณสมบัติของเทอร์มิสเตอร์จะแบบได้ 2 ชนิดคือ NTC และ PTC

4.2.1 NTC ย่อมาจาก Negative Temperature Coefficient หรือเรียกว่าเทอร์มิสเตอร์แบบลบ เป็นเทอร์มิสเตอร์ที่มีการเปลี่ยนแปลงความต้านทานในทางตรงกันข้ามกับอุณหภมิ ซึ่งก็คือถ้าอุณหภูมิสูงขึ้นค่าความต้านทานจะลดลงนั้นเอง

4.2.2 PTC ย่อมาจาก Positive Temperature Coefficient หรือเรียกว่าเทอร์มิสเตอร์แบบบวก เป็นเทอร์มิสเตอร์ที่ทำการเปลี่ยนแปลงค่าความต้านทานไปตามอุณหภูมิ ซึ่งทำงานตรงกันข้ามกับแบบ NTC

4.3 LDR หรือ Light Dependent Resistors คือตัวต้านทานชนิดที่มีความไวต่อแสง หรือบางครั้งจะเรียกว่า โฟโต้คอนดัดตีฟเซล (Photo Conductive Cells) หรือโฟโต้เซล โครงสร้างภายในโดยทั่วไปจะทำจากสารแคดเมียมซัลไฟต์ (Cadmium Sulfide) หรือแคดเมียมเซลีไนต์ (Cadmium Selenide) ที่มีความเข้มของแสงระหว่าง 4,000 A. (Blue Light) ถึง 10,000 A. (Infrared) 1 A. เท่ากับ 1x100e-10 M Light

หน่วยความต้านทาน

วัดเป็นโอห์ม (Ohm) เขียนแทนด้วยอักษรกรีกคือตัว โอเมก้า ค่าความต้านทาน 1 โอห์ม หมายถึง การป้อนแรงดันไฟฟ้าขนาด 1 โวลท์ ไหลผ่านตัวต้านทานแล้วมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน 1 แอมแปร์

การอ่านค่าความต้านทาน

ค่าความต้านทานโดยส่วนใหญ่จะเป็นรหัสแถบสีหรืออาจจะพิมพ์ค่าติดไว้บนตัวต้านทานมักจะเป็นตัวต้านทานที่มีอัตราทนกำลังไฟฟ้าสูง ส่วนตัวต้านทานที่มีอัตราทนกำลังไฟฟ้าต่ำมักจะใช้รหัสแถบสี ซึ่งสาเหตุส่วนหนึ่งอาจจะเกิดจากขนาดของอุปกรณ์ที่แบบกำลังไฟฟ้าสูงจะมีขนาดใหญ่กว่าจึงจะทำให้สามารถพิมพ์รายละเอียดได้ง่ายกว่า ที่นิยมจะมี 4 สี และ 5 สี