저항기(Resistor)란?

회로이론을 공부하거나 전자, 전기공학을 배우다보면 저항 또는 저항기에 대한 이야기를 많이 듣습니다

도대체 저항이 무엇이고 왜 필요한 것이며, 어떻게 사용하는 것일지 알아보도록 하겠습니다

 

저항기란?

▶ 기호는 Resistor의 첫 알파벳을 따서 R로 표기하고 단위는 Ohm(Ω)으로 표기합니다.

▶ 전류의 흐름을 제한함으로써, 전기 회로를 안정적으로 동작시키는 역할을 하는 것이 저항기이며, 전기 회로에는 꼭 필요한 부품 중 하나.

▶ 저항치가 낮으면 전류가 많이 흐르고, 반대로 저항치가 높으면 전류가 흐르는 양이 적어진다.  

 

▣ 저항기의 주요 역할

전류 조정	전압 분리

 

▣ 저항기의 종류

 

션트(Shunt) 저항이란?

 

▶ Shunt는 원래 "회피한다"는 의미가 있다. 전기 회로에서는 "분류기"로 번역되어 전류의 측정 범위를 확대하기 위해 전류계와 병렬로 접속하는 저항기를 나타낸다. 그러나, 최근에는 회로 전류를 검출하는 저항기를 션트라고 부르고 있다.

모터 구동 회로	배터리 보호 회로

 

▣ 저항기의 구조

후막 칩 저항기	칩 네트워크 저항기	금속판 션트 저항기
MCR 시리즈	MNR 시리즈	PMR 시리즈
MCR 시리즈, New MCR 시리즈 ESR 시리즈, SDR 시리즈, LTR 시리즈, LHR 시리즈, SFR 시리즈, KTR 시리즈, UCR 시리즈	MNR 시리즈	PMR 시리즈, PML 시리즈, GMR 시리즈, PSR 시리즈

 

▣ 칩 저항기(MCR)의 구조

 

▣ 스크린 인쇄 공정

1. 스크린 마스크 밑에 알루미나 기판을 설치한다.

2. 스크린 상에 페이스트를 도포하고 스퀴지로 밀어낸다.

3. 인쇄 완료

 

▣ 저항기의 종류 및 구조와 특징

	후막 타입		금속판 타입
	MCR 시리즈 상면	MCR 시리즈 하면	PMR25/50/100 상면	PMR25/50/100 하면
외관
	단면 구조	소자부 구조	단면 구조	소자부 구조
구조
저항치 범위	10mΩ≤R.V≤10MΩ 이상		0.1mΩ≤R.V≤수 100mΩ
장점	- 금속판 대비 저렴하다. - 저항치의 라인업 전개가 용이하다.		- 초저 저항 영역 실현으로 대전류에 대응 가능 - 특수 합금 채용으로 후막 타입 대비 TCR이 작다. - 3216 사이즈 이상에서도 우수한 온도 사이클 내성 - 전극에 Ag계 재료를 사용하지 않아, 내황화 특성이   우수하다.
단점	- 하측 저항치가 한정된다. - 제품에 따라서는 금속판 대비 TCR이 크다. - 3216 사이즈 이상은 온도 사이클로 인한 솔더   크랙에 주의 - 전극에 Ag계 재료 사용 => 내황화 특성에 주의		- 후막 타입 대비 비싸다. - 저항치의 라인업 전개에 많은 시간이 필요하다.

 

▣ 저항치 허용차

각 저항기가 표시하는 공칭 저항치의 편차 허용 오차. (단위는 %로 표기)

기호	B	D	F	G	J	K	M	N
허용차(%)	±0.1	±0.5	±1	±2	±5	±10	±20	±25

 

▣ 공칭 저항치

IEC (국제 전기 표준 회의)가 제정한 E 시리즈 (표준치)를 바탕으로 정해진 저항치.

시리즈	공비	비고
E6	1.46	2자리의 유효 숫자로 표기
E12	1.21
E24	1.10
E96	1.02	3자리의 유효 숫자로 표기

 

▣ 정격전력

규정된 주위 온도에서, 연속 동작의 상태로 사용 가능한 "전력의 최대치" (단위는 W로 표기)

한 순간이라도 정격전력을 초과하면 제품 보증치를 벗어나므로, 최대 전력일 때 판단이 필요

<경감 곡선>

주위 온도와 그 온도에서, 연속 부하가 가능한 전력의 최대치를 나타내는 곡선.

위의 그래프에서 70℃를 넘는 경우에는, 부하된 전력을 경감해야 한다.

 

▣ 정격전압

규정된 주위 온도에서, 연속 동작 가능한 직류 또는 교류 전압의 최대치.

 

정격전압 (V) = √[ 정격전력 (W) X 공칭 저항치 (Ω) ]

위의 식을 보면 저항치가 커지면, 정격 전압도 커진다. (동일 제품이라도 저항치에 따라 정격전압은 다르다)

따라서 소자를 선택할 때, 소자 최고 전압을 초과하지 않도록 신경써야 한다.

정격전압은 이론상으로 무한정 증가 가능할 것 같지만 임계 저항치가 있어 상승에 제한이 있다.

그리고 소자 최고 전압을 제품에 인가해도 무방한 전압치라고 오해하는 경우가 많은데 이 전압 값보다 필히 낮게 설계를 해야 한다.

 

▣ 임계 저항치란?

√(정격전력 X 저항치)를 통해 산출된 정격전압치가 소자 최고 전압과 동등해지는 저항치.

 

임계 저항치 = (소자 최고 전압)^2 / 정격전력

 

▣ 저항 온도 계수

저항기의 사용 온도 범위에서, 규정된 온도에 따른 1℃당 저항치의 변화율. (단위는 ppm/℃)

 

저항 온도 계수 (ppm/℃) = (R-Ra) / Ra ÷ (T-Ta) x 1000000

(Ra : 기준온도에 따른 저항치, Ta : 기준온도, R : 임의의 온도에 따른 저항치, T : 임의의 온도)

 

▣ 칩 저항기 대표적인 신뢰성 시험

 

1) 과부하 시험 (단시간 과부하)

규정된 시간, 정격을 초과한 전력 (전압)을 제품에 인가하는 시험.

 

저항기는 발열 부품이므로, 정격전력 (전압)을 초과하면 제품 파괴나 발연으로 이어질 우려가 있으므로, 특히, 과부하에 주의 필요

	미사용 상태	정격전압 X 2.5배 인가 후	정격전압 X 4.9배 인가 후
외관 사진

최고 과부하 전압이란?

---

과부하 시험에서 인가 가능한 전압의 최대치. (소자 최고 전압과 동일한 개념)

소자 최고 전압과 마찬가지로 높은 저항 영역에서 적용되는 수치이며, 정격전압 X 제품별 보증 배율로 산출되는 과부하 전압치가 고저항인 경우에는 커져, 과전압으로 인해 파괴가 발생한다.

따라서 최고 과부하 전압으로서, 과부하 시험에서 사용 가능한 상한의 전압을 설정하고 있다.

이 수치를 사용하는 저항치의 경계는, 임계 저항치로 결정된다.

 

2) 온도 급변

온도 변화로 인해 제품이나 기판의 치수 및 성질이 변화하여, 동작 특성에 영향을 미치는지의 여부, 또한, 크랙 등 영구적 변화 발생 여부 등 내구성을 확인하기 위한 시험.

 

- 크랙이 발생하는 원인

: 후막 칩 저항기는 지지체가 알루미나 기판이므로, 실장 보드의 대표적인 재료인 FR-4 (글래스 에폭시 수지)와는 온도로 인한 수축 정도 (열 팽창 계수)에 차이가 있다. 온도 사이클을 반복하면 그 차이가 스트레스가 되어, 2개를 접합하고 있는 솔더 필렛 부분에 크랙이 발생하는 경우가 있다.

또한, 칩 저항기가 수축함에 따라 발생하는 응력이므로, 전극간 거리가 길수록, 즉 칩 사이즈가 커질수록 불리해진다.

 

▣ AEC 규격이란?

AEC는 "Automotive Electronics Council"의 약자로, 자동차 메이커와 전자부품 메이커로 구성된, 자동차기기용 전자부품의 신뢰성 및 인증 기준의 표준 단체. AEC-Q 시리즈는 자동차기기용 전자부품의 규격으로 널리 채용되었으며, 이 규격이 사실상 업계 표준이라고 할 수 있다,

1) AEC의 종류

 - AEC-Q100 : 집적회로 (IC)

 - AEC-Q101 : 디스크리트 반도체 부품 (트랜지스터, 다이오드 등)

 - AEC-Q200 : 수동 부품 (콘덴서, 인덕터, 칩 저항기 등)

2) 등급

AECQ-200은 제품의 사용 온도 범위에 따라 분류된다.

분류	사용 온도 범위
Grade 0	-50℃ ~ +150℃
Grade 1	-40℃ ~ +125℃
Grade 2	-40℃ ~ +105℃
Grade 3	-40℃ ~ +85℃
Grade 4	0℃ ~ +70℃

 

▣ MIL 규격이란?

MIL은 "United States Military Standard (미국군 규격)"으로, 미국 국방부에서 제정한 군의 자재 조달에 관한 규격으로, 미국 궁방부가 규정하는 장비의 내구성능에 관한 규격.

 

군에서 사용하는 물질에 관한 규격이므로, 방진 및 방수, 고온 및 저온, 진동과 같은 일정 기준에 대한 내성이 요구되므로, 이와 같은 환경에서의 시험 내용이 규격에 반영되어 있다. 따라서, 군용이 아닌, 민생용인 경우에도 가혹한 사용환경이 예상되는 제품에 관한 환경 시험의 기준으로서 사용되며, 규격에 적합한 제품을 "MIL 규격 준거 제품"이라고 한다.

충격 시험	제품 사용 중 또는 낙하 시 등에 받는 충격의 영향이나 내구성 평가	제품에 반정현파를 인가하여 영향 조사
진동 시험	운송 중 또는 사용 중에 받는 충격에 대한 내성 평가	제품에 정현파를 인가하여 영향 조사
고온 고습 바이어스	고온 고습 환경에서 제품에 전압을 인가하여 절연성 평가	고온 고습 수조를 사용하여, 제품을 규정 온도 및 습도하에 규정된 시간만큼 투입하여 전기를 인가

 

출처 : ROHM