干货放送:电阻基础知识
2020-07-31 12:27:39


在电路中具有电阻性能的实体元件称之为电阻器,电阻器主要用途是稳定和调节电路中的电流和电压,其次用于限流、分流、降压、分压、负载与电容配合作滤波器及阻匹配等。数字电路中功能有上拉电阻和下拉电阻。 

电阻值的符号为R,基本单位为欧姆或简称欧,以希腊字母Ω/Ohm(Omega)表示。单位换算:10E-3(mΩ /毫欧)=1(Ω /欧) =10E+3(k Ω / 千欧)=10E+6(M Ω /兆欧)

电阻种类和特点


1按用途分类

通用电阻:功率0.1-10w,阻值10Ω-10MΩ,电压<1KV

精密电阻:精度0.1%-2 %,箔式电阻0.005%

高频电阻:电感电容小,用于无线电电路

功率电阻:功率小于300w,阻值较小

敏感电阻:热敏电阻、光敏电阻、压敏电阻


2按材料结构分类

薄膜电阻器 Thin film resistor

合金电阻器 alloy resistor

合成电阻器 Composition resistor

碳膜电阻器 Carbon film resistor

金属膜电阻器 Metal film resistor

金属氧化膜电阻器 Metal oxide film resistor


薄膜电阻:高频性能好,电流噪声低,非线性较小,温度系数小,性能稳定,缺点是功率较小。用在要求高稳定、长寿命、高精度的场合,适用于高频电路应用。

合金型电阻器:用块状的电阻合金拉制成电阻合金线或碾压成电阻合金箔所制成的电阻器,包括用合金线制成的线绕电阻器和用合金箔制成的电阻器。它们均具有块状金属的优良性能。

合成电阻器:电阻体是导电颗粒和有机(或无机)黏合剂的混合物,可以制成薄膜和实心两种形式,如合成碳膜、合成实心和金属玻璃釉电阻器等。价格低廉,体积小,过载能量强,但阻值稳定性差,热噪声和电流噪声均比较大,电压系数和温度系数也大,主要用于初始容差不高于±5%,长期稳定性要求不高于±15%的电路中。

碳膜电阻:用碳氢化合物在高温真空下热分解,使其在陶瓷骨架上沉积一层碳膜形成碳膜电阻。通过控制厚度和刻槽来控制阻值,表面一般涂有缘色保护漆,最后在外层涂上环氧树脂密封保护而成。有良好的稳定性,有一不大的负温度系数,受电压和频率影响小,脉冲负载稳定、阻值误差大于金属膜电阻,但价钱便宜。 负温度系数,碳膜的为土黄色或是其他的颜色。

金属膜电阻:在真空中加热合金,合金蒸发,使瓷棒表面形成一层导电金属膜。刻槽和改变金属膜厚度可以控制阻值。这种电阻和碳膜电阻相比,耐热性能、噪声指标、温度系数和电压系数都比碳膜电阻好,体积小(同样额定功率下约为碳膜电阻器的一半),精度可达±0.5% -±0.05%,可用于高额。但成本较高,正温度系数。多为淡蓝色。 金属氧化膜电阻器:用高温真空镀膜技术将金属氧化物紧密附在瓷棒表面形成碳膜,然后加适当接头切割,并在其表面涂上环氧树脂密封保护而成的。

金属氧化膜电阻器:其性能与金属膜电阻器类似,但电阻值范围窄1Ω-200kΩ。它能够在高温下仍保持其稳定性,其典型的特点是金属氧化膜与陶瓷基体结合的更牢。耐酸碱能力强,抗盐雾,因而适用于在恶劣的环境下工作。它还兼备低噪声,过载能力强,高频特性好的优点。温度系数较金属膜大。


3按外形封装分类

直插电阻

片式电阻

片式固定电阻器:俗称贴片电阻(SMD Resistor),是金属玻璃铀电阻器中的一种。是将金属粉和玻璃铀粉混合,采用丝网印刷法印在基板上制成的电阻器。耐潮湿,高温,温度系数小。 最常用的允差为J级(精度为5%)。超精密贴片电阻ar系列,温度系数只有±5ppm-±50ppm,超精密性±0.01%,常应用于精密量测仪器,电子通讯等. 高精密贴片电阻器抗蚀薄膜pr系列,具有特殊抗酸抗湿的镍铬皮膜,非常小的公差精度±0.1%,最低温度系数为5ppm/°c,常应用于自动化设备、医疗设备、通讯设备、自动控制设备及高科技多媒体电子设备等。

贴片电阻的工作温度范围为-55 -+125℃,最大工作电压与尺寸有关:0402及0603为50V,0805为150V,其它尺寸为200V。目前应用最广的贴片电阻的尺寸代码是0805及1206.并且逐步有趋势向0603发展。


压敏电阻器

是一种因外加电压的改 变而呈现非线性电阻变化的电阻器,具有双向、对称的V/I 特性。金属氧化物压敏电阻器简称为MOV,是一种以氧化锌为主体,添加多种金属氧 化物,经典型的电子陶瓷工艺制成的多 晶半导体陶瓷元件。多层片式压敏电阻器(MLV)是一种浪涌电压抑制器。它是采用先进的叠层片式化技术制造的半导体陶瓷元件。


压敏电阻器特性   

电压与电流不遵守欧姆定律,而成特殊的非线性关系。当两端所加电压低于标称额定电压值时,压敏电阻器的阻值接近无穷大,内部几乎无电流流过;当两端所加电压略高于标称额定电压值时,压敏电阻器迅速击穿导通,并由高阻状态变为低阻状态,工作电流急剧增大;当两端所加电压低于标称额定电压值时,压敏电阻器又恢复为高阻状态;当两端所加电压超过最大限制电压值时,压敏电阻器将完全击穿损坏,无法再自行恢复。


压敏电阻器应用

广泛应用在电子产品中,起过电压保护、防雷、抑制浪涌电流、吸收尖峰脉冲、限幅、高压灭弧、消噪、保护半导体元器件等作用。


主要参数

压敏电压:规定温度和直流电流下,压敏电阻器两端的电压值;

漏电流:25℃下,施加最大连续直流电压时,流过的电流值;

通流容量:施加规定的脉冲电流(8/20μs)波形时的峰值电流;

结电容:交流电路的保护中时,其结电容较大会增加漏电流;

响应时间:为ns级,比空气放电管快,比TVS管稍慢。


光敏电阻器

利用半导体光敏效应制成的一种元件,将对光敏感的材料涂在玻璃上,引出电极制成的,其阻值随着光线的强弱而发生变化的电阻器,根据材料不同,可制成对某一光源敏感的光敏电阻,常见种类有可见光光敏电阻、红外光光敏电阻、紫外光光敏电阻。


注意事项

选用时先确定电路的光谱特性,如可见光敏电阻,主要材料是硫化镉,应用于光电控制;红外光敏电阻主要材料是硫化铅。


应用

导弹、卫星监测


特性

电阻值随入射光线的强弱而变化,光线越强,电阻越小。无光照射时,呈现高阻抗,阻值可达1.5MΩ以上;有光照射时,材料激发出自由电子和空穴,其电阻值减小,随着光强度的增加,阻值可小至1kΩ以下。


热敏电阻器

热敏电阻分为正温度系数(PTC)和负温度系数(NTC)电阻器。选用时不仅要注意其额定功率、最大工作电压、标称阻值,更要注意最高工作温度和电阻温度系数等参数,并注意阻值变化方向。 


NTC:可制成测温、温度补偿和控温组件,又可制成功率型组件,抑制电路的浪涌电流。PTC:过热过流保护、恒温加热、温度补偿及延时等作用。

零欧姆电阻

并非零欧,大约几十毫欧。


零欧姆作用


1.做为跳线使用,美观且安装方便。

2.在数字和模拟等混合电路中,往往要求两个地分开,并且单点连接。我们可以用一个0欧的电阻来连接这两个地,而不是直接连在一起。这样做的好处就是,地线被分成了两个网络,在大面积铺铜等处理时,就会方便得多。

3.做保险丝用。

4.在匹配电路参数不确定的时候以0欧姆代替,实际调试的时候,确定参数后再以具体数值的元件代替。

5.想测某部分电路的耗电流的时候可以去掉0ohm电阻。 

6.布线时如果实在布不过去,可以加一个0欧电阻。

7.在高频信号下充当电感或电容(与外部电路特性有关)电感用。

8.单点接地(指保护接地、工作接地、直流接地在设备上相互分开,各自成为独立系统)

 

分流器

是一种量值很小的标准电阻。当被测电流流过分流器时,通过测量分流器两端电压端电压钮上的电压降就可得出被测电流的大小,分流器广泛用于扩大仪表测量电流范围,有固定式定值分流器和精密合金电阻器(康铜、锰铜)。

  

电位器

电位器是一种机电元件,他靠电刷在电阻体上的滑动,取得与电刷位移成一定关系的输出电压。

X式(直线式):常用于示波器的聚焦电位器和万用表的调零电位器,其线性精度为+2%、+l%、+03%、+005%。

D式(对数式):常用于电视机的黑白对比度调节电位器,其特点是,先粗调后细调。

Z式(指数式):常用于收音机的音量调节电位器,其特点是,先细调后粗调。 所有X、D、Z字母符号一般印在电位器上,使用时应注意。


电阻规格与参数

1

电阻值

不仅要了解生产厂家给出的电阻器的标准电阻值,还应了解工作温度,过电压及使用环境均能使阻值漂移。对于不同结构、不同工艺水平的电阻器,电阻值的精度及漂移值都会不同。

    

2

额定功率

在正常的大气压力90-106.6KPa及环境温度为-55℃~+70℃的条件下,电阻器长期工作所允许耗散的最大功率。

    

线绕电阻器额定功率系列为(W):1/20、1/8、1/4、1/2、1、2、4、8、10、16、25、40、50、75、100、150、250、500

    

非线绕电阻器额定功率系列为(W):1/20、1/8、1/4、1/2、1、2、5、10、25、50、100

    

电路设计所需电阻器的最小额定功率是另一个重要因素。直流下功率P=I2R ,其中I为流经电阻上的电流值。选用电阻的额定功率应大于这个值。

    

脉冲条件下和间歇负荷下能承受的实际功率应大于额定功率,但需注意:

    

跨接在电阻器上的最高电压不应超过允许值;

    

不允许连续过负荷; 

    

平均功率不得超额定值;

    

电位器的额定功率是考虑整个电位器在电路的加载的情况,对部分加载的情况下额定功率值应相应下降。

    

3

允许误差

标称阻值与实际阻值的差值跟标称阻值之比的百分数称阻值偏差,它表示电阻器的精度。

    

允许误差与精度等级对应关系如下:±0.5%-0.05、±1%-0.1(或00)、±2%-0.2(或0)、±5%-Ⅰ级、±10%-Ⅱ级、±20%-Ⅲ级

    

4

高频特性

在高频时,阻值会随频率而变化。线绕电阻器的高频性能最差,合成电阻器次之,薄膜电阻器具有最好的高频性能,大多数薄膜电阻器的有效直流电阻的阻值在频率高达100MHz时尚能保持基本不变,频率进一步升高时阻值越大,频率影响也越大。

    

5

温度系数

温度每变化1℃所引起的电阻值的相对变化。温度系数越小,电阻的稳定性越好。阻值随温度升高而增大的为正温度系数,反之为负温度系数。

    

6

老化系数

电阻器在额定功率长期负荷下,阻值相对变化的百分数,它是表示电阻器寿命长短的参数。

   

7

电压系数

在规定的电压范围内,电压每变化1伏,电阻器的相对变化量。

    

8

额定电压

由阻值和额定功率换算出的电压。


9

最高工作电压

由电阻器、电位器最大电流密度、电阻体击穿及其结构等因素所规定的工作电压限度。对阻值较大的电阻器,当工作电压过高时,虽功率不超过规定值。但内部会发生电弧火花放电,导致电阻变质损坏。一般1/8w碳膜电阻器或金属膜电阻器最高工作电压分别不能超过150V或200V。在低气压工作时,最高工作电压较低。

    

10

噪声

产生于电阻器中的一种不规则的电压起伏,包括热噪声和电流噪声两部分,热噪声是由于导体内部不规则的电子自由运动,使导体任意两点的电压不规则变化。