Widerstand

Schaltzeichen für elektrischen Widerstand

Ein Widerstand ist ein zweipoliges passives elektrisches Bauelement zur Realisierung eines ohmschen Widerstandes in elektrischen und elektronischen Schaltungen.

Elektrischer Widerstand

Elektrische Widerstände als Bauelement lassen sich nach verschiedenen Kriterien gruppieren. Hierzu gehören:

• Bauform
• Leistung
• Widerstandsmaterial

Als häufigste Bauform dürfte heutzutage die integrierte Schaltung gelten. Sie wird gerne vergessen, da hier der Widerstand für das menschliche Auge nicht sichtbar ist. In einer integrierten Schaltung ist die Wahl der Materialien sehr eingeschränkt. Meistens wird ein besonders beschalteter Transistor als Widerstand benutzt. Polymorphes Silizium ist jedoch auch verwendbar.

Verschiedene Widerstände

Die bekannteste Bauform ist jedoch der zylindrische keramische Träger mit axialen Anschlüssen (siehe Foto, untere drei). Diese Anschlüsse werden durch Löcher in Platinen geführt und auf der Rückseite verlötet. Der keramische Träger ist mit dem Widerstandsmaterial beschichtet, das entweder durch seine Zusammensetzung oder durch Einkerbungen seinen gewünschten Widerstandswert erhält. Die maximale Verlustleistung liegt zwischen 0,1 W und 5 W.

Die axiale Bauform mit quadratischem Querschnitt (siehe Foto, erster von oben) beinhaltet meist einen Drahtwiderstand, und ist mit Quarzsand gefüllt. Diese Widerstände sind für höhere Verlustleistungen ausgelegt.

Wie von allen Bauelementen der Elektrotechnik werden auch SMD-Versionen von Widerständen hergestellt, diese treten als kleine Quader mit z.B. 1 x 2 x 0,5 mm Kantenlänge in Erscheinung, die an den beiden kleinsten Flächen Metallplättchen als Kontakte haben. Diese werden durch Löten direkt mit einer Platine verbunden.

Die verschiedenen Materialien der Widerstandsschichten werden nach der gewünschten Genauigkeit (Toleranz) und der Temperaturstabilität ausgewählt. Kohleschichten haben einen negativen Temperaturkoeffizienten und sind sehr ungenau. Metallschichtwiderstände lassen sich mit höchsten Genauigkeiten und abhängig von der Legierung mit sehr geringen Temperaturkoeffizienten fertigen. Metalle haben im allgemeinen einen positiven Temperaturkoeffizienten.

Bauformen

Elektrische Widerstände gibt es als fertige elektronische Bauelemente in den folgenden Bauformen:

• Schichtwiderstand
  • Kohleschichtwiderstand
  • Metallschichtwiderstand
• Massewiderstand
  • Kohlemassewiderstand
• Drahtwiderstand
• Potentiometer (Veränderbarer Widerstand)

Farbcodierung der Widerstandswerte

Der Widerstandswert ist üblicherweise durch Farbringe codiert oder als Zahlenwert aufgedruckt. Die Farben entsprechen dabei folgenden Werten (siehe auch Weblinks):

Farbe	1. und 2. Ring	vorletzter Ring (Multiplikator)	letzter Ring (Toleranz in %)
silber	-	1·10-2 = "0,01"	10
gold	-	1·10-1 = "0,1"	5
schwarz	0	1·100 = 1	-
braun	1	1·101 = "10"	1
rot	2	1·102 = "100"	2
orange	3	1·103 = "1.000"	-
gelb	4	1·104 = "10.000"	-
grün	5	1·105 = "100.000"	0,5
blau	6	1·106 = "1.000.000"	0,25
violett	7	1·107 = "10.000.000"	0,1
grau	8	1·108 = "100.000.000"	-
weiß	9	1·109 = "1.000.000.000"	-

Beispiele

Ein Widerstand mit den Farbringen gelb-violett-rot-braun hat die Wertefolge: 4-7- · 10²-Toleranz 1 % – daraus ergibt sich für den Widerstand ein Wert von 4,7 kΩ (mögliche Fertigungstoleranz von 4,6765 bis 4,7235 kΩ).

Widerstände hoher Genauigkeit (Metallschichtwiderstände) haben meist 5 Ringe, also noch einen weiteren Zahlring an dritter Stelle. Auch hierfür ein Beispiel: grün-braun-braun-rot-braun bedeutet 5-1-1- · 10²-Toleranz 1 % – daraus ergibt sich ein Wert von 51,1 kΩ.

Die Nennwerte von Widerständen werden nach geometrischen Folgen abgestuft. Dabei weist jede Dekade die gleiche Anzahl n verschiedener, mit dem Faktor q = 10^(1/n) abgestufter Werte auf. International gültig sind die mit n = 3 · 2^a (a ist ganzahlig) abgestuften E-Reihen. Widerstände werden nicht in beliebigen Werten hergestellt: je nach Toleranz haben sie Werte aus der E12- (10 %), E24- (5 %), E48- (2 %) oder E96-Reihe (1 %).

Beispielsweise sind die Werte der Toleranzreihe E12 = {10, 12, 15, 18, 22, 27, 33, 39, 47, 56, 68, 82}. Die Werte sind so gewählt, dass sich die Toleranzbereiche überlappen.

SMD-Widerstände

SMD-Widerstände sind Miniaturwiderstände für das direkte Verlöten auf der Leiterplattenoberfläche. Durch geringe Abmessungen ermöglichen Sie den Bau kompakter Geräte.

SMD-Bauelemente sind in verschiedenen Bauformen handelsüblich:

• z. B. 1206, 0805, 0603
• Die ersten beiden Ziffern geben die Länge und die letzen beiden Ziffern die Breite des Bauteils in 0,01 Zoll (= 0,254 mm) an.
• Beispiel: Bauteil 0805 => Länge: 08 * 0,254 mm = 2,032 mm, Breite: 05 * 0,254 mm = 1,27 mm

SMD-Widerständen der Toleranzklasse 5 % sind 3 Zahlen aufgestempelt. Die ersten 2 Zahlen geben den Widerstandswert an, die dritte Zahl die Anzahl der angehängten Nullen.

Beispiele:

• 472 = 47 + 2 Nullen = 4700 Ohm = 4,7 kOhm
• 104 = 10 + 4 Nullen = 100.000 Ohm = 100 kOhm
• 101 = 10 + 1 Null = 100 Ohm

SMD-Widerständen der Toleranzklasse 1 % weisen einen vierzahlenigen Aufdruck auf. Dabei geben die ersten 3 Zahlen den Widerstandswert an, die vierte Zahl die Anzahl der angehängten Nullen.

Beispiele:

• 1002 = 100 + 2 Nullen = 10 000 = 10 kOhm
• 1003 = 100 + 3 Nullen = 100 000 = 100 kOhm

Für sehr kleine Widerstandswerte wird der Buchstabe 'R' als Komma verwendet.

Beispiele:

• 10R = 10 Ohm
• 1R5 = 1,5 Ohm
• R005 = 0,005 Ohm = 5 mOhm

Thermistoren

Thermistoren sind Widerstände mit einer gezielt ausgeprägten Temperaturabhängigkeit. Man unterscheidet zwischen:

• PTC-Widerständen (positver Temperaturkoeffizient), deren Widerstand mit steigender Temperatur steigt (Kaltleiter)
• NTC-Widerständen (negativer Temperaturkoeffizient), deren Widerstand mit steigender Temperatur sinkt (Heißleiter)

Weblinks

• Liste elektronischer Bauteile in der deutschsprachigen wikipedia
• SMD Widerstände verstehen und ablesen
• Umrechnung von Widerstandsfarben in Werte
• Widerstandsreihen E3 - E96 (mit Berechnung)

Dieser Artikel basiert auf dem Artikel Widerstand (Bauelement) aus der freien Enzyklopädie Wikipedia, teilweise können Textpassagen übernommen worden sein. In der Wikipedia ist eine Liste der Autoren verfügbar. Bitte fügt detaillierte Infos zu den Vorbildern entsprechend in der Wikipedia hinzu, so dass wir uns hier auf die Modellbauaspekte konzentrieren können.