Điện trở là gì? các loại điện trở thông dụng nhất hiện nay

Điện trở là một khái niệm quen thuộc trong lĩnh vực điện – điện tử, xuất hiện trong hầu hết các thiết bị và hệ thống điện. Tuy nhiên, không phải ai cũng hiểu rõ điện trở là gì, cách tính cũng như các loại điện trở thông dụng hiện nay. Vậy điện trở đóng vai trò gì trong mạch điện? các loại điện trở thông dụng hiện nay và ứng dụng ra sao? Hãy cùng TestoStore khám phá chi tiết trong bài viết dưới đây!

Điện trở là gì?

Điện trở là một linh kiện điện tử có hai tiếp điểm, có vai trò kiểm soát dòng điện trong mạch. Chức năng chính của điện trở là điều chỉnh tín hiệu, giới hạn cường độ dòng điện, phân chia điện áp và kích hoạt các linh kiện điện tử khác như transistor. Ngoài ra, nó còn đóng vai trò như một bộ lọc trong nhiều ứng dụng điện tử.

Công thức tính điện trở: R=U/I Trong đó:

• U: Hiệu điện thế giữa hai đầu vật dẫn điện (Vôn – V)
• I: Cường độ dòng điện đi qua vật dẫn điện (Ampe – A)
• R: Điện trở của vật dẫn điện (Ohm – Ω)  

Các loại điện trở thông dụng hiện nay

Điện trở là một linh kiện điện tử quan trọng, được sử dụng để kiểm soát dòng điện và điện áp trong mạch. Các loại điện trở thông dụng hiện nay chúng có nhiều hình dạng, kích thước và vật liệu chế tạo khác nhau, và được chia thành hai nhóm chính: điện trở tuyến tính và điện trở phi tuyến tính.

Điện trở tuyến tính

Điện trở tuyến tính là loại điện trở có giá trị không đổi, tuân theo định luật Ohm, nghĩa là dòng điện qua điện trở tỷ lệ thuận với điện áp đặt vào. Chúng hoạt động bằng cách tạo ra sự sụt áp khi có dòng điện đi qua, giúp kiểm soát và ổn định dòng điện trong mạch. Dựa vào đặc tính hoạt động, điện trở tuyến tính được chia thành hai loại chính:

• Điện trở cố định
• Biến trở

• Điện trở cố định: Có giá trị không thay đổi trong điều kiện hoạt động bình thường. Chúng được sử dụng rộng rãi trong các mạch điện tử để đảm bảo điều kiện vận hành ổn định.
• Biến trở: Có thể điều chỉnh giá trị điện trở theo nhu cầu sử dụng. Biến trở thường được sử dụng trong các ứng dụng cần thay đổi điện áp hoặc dòng điện, như điều chỉnh âm lượng trong thiết bị âm thanh hoặc điều chỉnh độ sáng của đèn.

Các loại điện trở cố định phổ biến:

• Điện trở dây quấn: Được chế tạo bằng cách quấn dây kim loại có điện trở suất cao quanh một lõi cách điện. Loại điện trở này có độ bền cao, khả năng chịu nhiệt tốt và thường được sử dụng trong các ứng dụng yêu cầu công suất lớn.
• Điện trở màng mỏng: Sử dụng một lớp mỏng vật liệu dẫn điện được lắng đọng trên bề mặt cách điện. Điện trở màng mỏng có độ chính xác cao, ổn định và phù hợp cho các mạch yêu cầu độ chính xác lớn.
• Điện trở carbon (hợp chất carbon): Được làm từ hỗn hợp bột carbon và chất kết dính, sau đó ép thành hình dạng mong muốn. Loại điện trở này có kích thước nhỏ gọn, giá thành thấp và được sử dụng phổ biến trong nhiều thiết bị điện tử.

Biến trở và các loại điện trở có thể điều chỉnh

Biến trở là một loại điện trở có thể thay đổi giá trị, được cấu tạo bởi một thanh trượt tiếp xúc với phần tử điện trở chính và một phần điện trở cố định. Đặc biệt, biến trở thường chỉ có hai đầu dây kết nối thay vì ba, giúp điều chỉnh điện trở một cách linh hoạt.

Các loại điện trở có thể điều chỉnh

• Biến trở: Thay đổi điện trở bằng cách di chuyển thanh trượt, thường dùng trong điều chỉnh âm lượng, độ sáng,…
• Điện trở Trimmer: Loại biến trở nhỏ, dùng để hiệu chỉnh trong các mạch điện chính xác.
• Điện trở cắt (Preset Resistor): Được thiết lập một lần duy nhất để điều chỉnh giá trị điện trở trong mạch.

Ứng dụng của điện trở tuyến tính:

• Giảm dòng điện trong mạch: Điện trở được sử dụng để giảm bớt dòng điện trong mạch nhằm bảo vệ các linh kiện nhạy cảm khỏi hư hỏng.

• Chia điện áp: Điện trở được dùng để chia điện áp giữa các phần khác nhau của mạch điện, giúp cung cấp các mức điện áp thích hợp cho từng linh kiện.

• Điều chỉnh tín hiệu: Biến trở giúp điều chỉnh điện áp, dòng điện trong các mạch điện tử, như điều chỉnh âm lượng trong thiết bị âm thanh hoặc độ sáng của đèn.

• Tạo nhiệt: Trong một số ứng dụng, điện trở được sử dụng để tạo ra nhiệt lượng cần thiết, như trong các thiết bị sưởi.

• Thiết lập hằng số thời gian: Trong các mạch có tụ điện hoặc cuộn cảm, điện trở giúp xác định hằng số thời gian của mạch, ảnh hưởng đế n phản hồi của nó với các thay đổi tín hiệu đầu vào.

Điện trở phi tuyến tính

Điện trở phi tuyến tính là những linh kiện điện tử có giá trị điện trở thay đổi theo điện áp hoặc nhiệt độ, không tuân theo định luật Ohm. Điều này có nghĩa là mối quan hệ giữa dòng điện (I) và điện áp (V) không phải là một đường thẳng, mà được biểu diễn bằng các đường cong trên đồ thị I-V. Nhờ đặc tính này, điện trở phi tuyến tính được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực đặc biệt, nơi sự thay đổi điện trở theo điều kiện môi trường là cần thiết.

Ứng dụng của điện trở phi tuyến tính:

• Bảo vệ mạch điện: Varistor, một loại điện trở phi tuyến tính, được sử dụng để bảo vệ các thiết bị điện tử khỏi sự tăng áp đột ngột. Khi điện áp vượt quá ngưỡng cho phép, varistor sẽ giảm điện trở đột ngột, dẫn đến dòng điện tăng và kích hoạt cơ chế bảo vệ, ngăn chặn hư hỏng cho các linh kiện khác.
• Cảm biến nhiệt độ: Nhiệt điện trở (thermistor) thay đổi giá trị điện trở theo nhiệt độ môi trường. Chúng được sử dụng trong các thiết bị đo nhiệt độ, điều hòa không khí và tủ lạnh để giám sát và điều chỉnh nhiệt độ một cách chính xác.
• Cảm biến ánh sáng: Quang điện trở (photoresistor) thay đổi điện trở dựa trên cường độ ánh sáng chiếu vào. Ứng dụng phổ biến của chúng bao gồm các thiết bị tự động bật/tắt đèn đường, điều chỉnh độ sáng màn hình và các hệ thống an ninh phát hiện chuyển động.
• Ổn định điện áp: Diode Zener, mặc dù không phải là điện trở theo nghĩa truyền thống, nhưng có đặc tính phi tuyến và được sử dụng để duy trì điện áp ổn định trong các mạch nguồn, bảo vệ thiết bị khỏi biến động điện áp.

Nhiệt điện trở:

Nhiệt điện trở là loại điện trở có khả năng thay đổi giá trị theo nhiệt độ, giúp phát hiện và điều chỉnh sự thay đổi nhiệt trong mạch. Nó có hai cực và rất nhạy với nhiệt độ. Điện trở của nhiệt điện trở thường tỉ lệ nghịch với nhiệt độ, tức là khi nhiệt độ tăng, điện trở giảm và ngược lại.

Nhiệt điện trở (Thermistor): Nhiệt điện trở là loại điện trở nhạy cảm với nhiệt độ, có giá trị thay đổi khi nhiệt độ thay đổi. Chúng được chia thành hai loại chính:

• Hệ số nhiệt điện trở âm (NTC – Negative Temperature Coefficient): Điện trở giảm khi nhiệt độ tăng. Loại này thường được sử dụng trong các ứng dụng như đo lường và kiểm soát nhiệt độ, bảo vệ quá nhiệt cho các thiết bị điện tử.
• Hệ số nhiệt điện trở dương (PTC – Positive Temperature Coefficient): Điện trở tăng khi nhiệt độ tăng. PTC thường được sử dụng trong các ứng dụng như bảo vệ quá dòng, khởi động động cơ và sưởi ấm.

Điện trở quang: LDR hay còn gọi là điện trở quang hoặc tế bào quang dẫn, có giá trị thay đổi theo cường độ ánh sáng. Khi ánh sáng chiếu vào mạnh, điện trở giảm và ngược lại. Đây là linh kiện quan trọng trong các thiết bị cảm biến ánh sáng, hệ thống đèn tự động, camera an ninh, đồng hồ đo ánh sáng và các ứng dụng liên quan đến điều khiển ánh sáng thông minh.

Điện trở gắn bề mặt: Điện trở SMD (Surface Mount Device) là loại linh kiện nhỏ gọn, có hình chữ nhật, được thiết kế để sử dụng trong công nghệ SMT (Surface Mount Technology). Chúng giúp tối ưu hóa không gian mạch, tăng độ bền cơ học và nâng cao hiệu suất hoạt động của thiết bị điện tử. Điện trở SMD có ưu điểm vượt trội như khả năng tản nhiệt tốt, giảm nhiễu tín hiệu và cải thiện tốc độ xử lý mạch điện tử. Chúng được sử dụng rộng rãi trong các bo mạch điện tử hiện đại, điện thoại thông minh, máy tính, thiết bị y tế và hệ thống tự động hóa công nghiệp.

Hiểu rõ các loại điện trở như điện trở cố định, biến trở đến điện trở phi tuyến tính cùng với ứng dụng cụ thể của chúng, giúp kỹ sư và người đam mê điện tử lựa chọn và áp dụng phù hợp trong thiết kế và sửa chữa mạch. Nắm vững kiến thức về điện trở không chỉ nâng cao hiệu suất của thiết bị mà còn góp phần quan trọng trong việc phát triển các giải pháp công nghệ tiên tiến.

Ký hiệu các loại điện trở

Các ký hiệu điện trở có sự khác biệt tùy theo tiêu chuẩn kỹ thuật được áp dụng. Trong đó, tiêu chuẩn Hoa Kỳ (ANSI) là một trong những hệ thống phổ biến và được sử dụng rộng rãi nhất. Bên cạnh đó, tiêu chuẩn IEC (Ủy ban Kỹ thuật Điện Quốc tế) cũng được áp dụng rộng rãi trên toàn cầu. Dưới đây là các ký hiệu điện trở theo cả hai tiêu chuẩn này.

Điện trở là một linh kiện không thể thiếu trong các mạch điện và thiết bị điện tử, đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát dòng điện, phân chia điện áp và bảo vệ linh kiện khỏi hư hỏng. Các loại điện trở được phân chia thành hai nhóm chính: điện trở tuyến tính và điện trở phi tuyến tính. Mỗi loại đều có những ứng dụng riêng biệt, đáp ứng nhu cầu từ cơ bản đến chuyên sâu trong các lĩnh vực điện – điện tử. Việc hiểu rõ đặc tính, nguyên lý hoạt động và ứng dụng của các loại điện trở giúp kỹ sư và nhà thiết kế mạch tối ưu hóa hiệu suất thiết bị, đảm bảo độ bền và ổn định cho hệ thống. Hy vọng bài viết này mang đến cái nhìn tổng quan và chi tiết về các loại điện trở, giúp bạn áp dụng hiệu quả trong học tập, nghiên cứu và thực tiễn.