Festwiderstand / Festwiderstände

Ein Festwiderstand ist das Bauelement in der Elektronik, mit dem der elektrische Widerstand als physikalische Größe baulich realisiert wird. Mit einem Widerstand kann man Strom und Spannung in einer Schaltung begrenzen und bestimmte Spannungs- und Stromwerte an bestimmten Punkten in einer Schaltung einstellen.

Festwiderstände haben ihren Namen nach ihrem festen Widerstandswert, der nicht einstellbar ist. Der Widerstandswert hat die Einheit Ω (Ohm) und das Formelzeichen R für Resistor (engl.). Um einen bestimmten Widerstandswert zu errechnen, verwendet man das Ohmsche Gesetz.

Festwiderstände unterscheiden sich in ihrer Bauform. In der Regel werden die Anschlussdrähte seitlich aus dem Widerstandskörper herausgeführt. Einfluss auf die Bauform bzw. Größe hat noch die maximale Verlustleistung. Je größer der Widerstandskörper, desto größer darf die Verlustleistung sein.

Festwiderstände unterscheidet man auch in ihrer Bauart bzw. Zusammensetzung. Grob gesehen gibt es Schichtwiderstände und Drahtwiderstände. Bei den Schichtwiderständen unterscheidet man noch zwischen Kohleschichtwiderständen und Metallfilmwiderständen. Drahtwiderstände verwendet man selten, weil sie einen hohen induktiven Anteil haben. Sie wirken wie ein Spule.
Kohleschichtwiderstände haben meist einen Beige gefärbten Widerstandskörper und weisen typischerweise 4 Ringe auf. Metallfilmwiderstände haben meist einen Hellblau gefärbten Widerstandskörper und weisen typischerweise 5 Ringe auf.
Die Ringe entsprechen einem internationalen Farbcode zur Kennzeichnung und Bestimmung des Widerstandswerts in Ω, sowie der Toleranz dieses Wertes.

Festwiderstände gibt es nicht mit jedem Widerstandswert. Sie werden ausschließlich nach den international gültigen IEC-Normreihen hergestellt. Die Widerstandswerte sind in sogenannten E-Reihen festgelegt. Zum Beispiel E3, E6, E12, E24, E48 und E96. Je höher die E-Reihe, desto mehr unterschiedliche Widerstandswerte sind enthalten. In der Regel reichen die Werte von E12 und E24 aus.
Will man trotzdem einen bestimmten Widerstandswert, dann muss ein einstellbarer Widerstand verwendet werden. Oder man kombiniert aus mehrere Widerständen eine Reihenschaltung, deren Gesamtwiderstand dem gewünschten Widerstand entspricht.

Strom-Spannungs-Verhältnis

Schaltung

DiagrammFormel

Festwiderstände sind lineare Widerstände. Lineare Widerstände werden auch ohmsche Widerstände genannt. Sie haben eine linearen I-U-Kennlinie. Strom und Spannung sind zueinander proportional. Das bedeutet, wenn die Spannung ansteigt, dann steigt auch die Stromstärke. Steigt der Strom steigt auch der Spannungsabfall am Widerstand. Zur Berechnung gilt das ohmsche Gesetz.

Temperaturabhängigkeit

Die Widerstandswerte von Festwiderständen und auch einstellbaren Widerständen werden für eine Temperatur von 20°C angegeben. Die Widerstandsänderung bei einer Temperaturänderung ist nur sehr gering, so dass man von einem nahezu konstanten Widerstandswert ausgehen kann.
Der Wert von Widerständen mit Metallschichten wird bei steigender Temperatur größer. Bei Kohleschichten nimmt der Wert ab.

Toleranz

Wie alle anderen elektronischen Bauelemente unterliegen Widerstände einer gewissen Fertigungstoleranz. Ein Widerstand, der mit 100 Ohm gekennzeichnet ist hat unter Umständen nur 99 Ohm oder 101 Ohm. Je nach Widerstandstyp liegt das noch in der Toleranz.
Die Toleranzen reichen von 0,1 bis 10 %. Je nach Anwendung muss man mehr oder weniger auf die Toleranz achten.

Schaltzeichen

Schaltzeichen für einen Fest-Widerstand

Schichtwiderstand

Bei Schichtwiderständen wird auf zylindrischem Keramik oder Hartglas eine dünne Schicht Kohle, Metall oder Metalloxid aufgesprüht oder aufgedampft (im Vakuum).
Der Widerstandswert (Toleranz bis 5%) wird durch Schichtdicke und Aufsprühzeit bestimmt. Widerstandswerte mit geringerer Toleranz werden durch Einschliffe in den Schichten hergestellt. Diese führen aber zu einer höheren Induktivität des Widerstands.
Schichtwiderstände unterscheiden sich zwischen zwei Arten von Bauform und Material. Kohleschichtwiderstände eignen sich vor allem im HF-Bereich. Metallfilmwiderstände vereinen die Eigenschaften des Draht- und Kohleschichtwiderstandes in sich. Diese Widerstände haben eine geringe Toleranz.

Drahtwiderstand

Drahtwiderstände bestehen aus einem temperaturbeständigen Keramik- oder Kunststoffkörper, auf dem ein Draht einer Metall-Legierung aufgewickelt ist. Durch die Drahtwicklung entsteht eine relativ hohe Induktivität. Der Grund liegt in der ähnlichen Bauweise einer Spule. Um die Induktivität zu reduzieren wird eine bifilare Wicklung verwendet. Dabei wird der Widerstandsträger doppelt bewickelt. Die nebeneinander liegenden Wicklungen werden dann entgegengesetzt vom Strom durchflossen. Die dabei auftretenden Magnetfelder heben sich gegenseitig auf. Sie erreichen ein hohes Alter ohne Widerstandsverlust, sind sehr belastbar und eigenen sich bis zu einer Frequenz von 200 kHz.

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