地鐵每週一講｜電阻基礎知識

曹治超說

近期關於電阻漲價的訊息不斷爆出，今天就跟大家從技術上介紹一下電阻的基礎知識。文 / 劉帥

在電路中具有電阻效能的實體元件稱之為電阻器，電阻器主要用途是穩定和調節電路中的電流和電壓，其次用於限流、分流、降壓、分壓、負載與電容配合作濾波器及阻匹配等。數位電路中功能有上拉電阻和下拉電阻。

電阻值的符號為R，基本單位為歐姆或簡稱歐，以希臘字母Ω/Ohm（Omega）表示。單位換算：10E-3（mΩ /毫歐）=1（Ω /歐） =10E+3（k Ω / 千歐）=10E+6（M Ω /兆歐）

電阻種類和特點

1

按用途分類

通用電阻：功率0。1-10w，阻值10Ω-10MΩ，電壓＜1KV

精密電阻：精度0。1％-2 ％，箔式電阻0。005％

高頻電阻：電感電容小，用於無線電電路

功率電阻：功率小於300w，阻值較小

敏感電阻：熱敏電阻、光敏電阻、壓敏電阻

2

按材料結構分類

薄膜電阻器 Thin film resistor

合金電阻器 alloy resistor

合成電阻器 Composition resistor

碳膜電阻器 Carbon film resistor

金屬膜電阻器 Metal film resistor

金屬氧化膜電阻器 Metal oxide film resistor

薄膜電阻：

高頻效能好，電流噪聲低，非線性較小，溫度係數小，效能穩定，缺點是功率較小。用在要求高穩定、長壽命、高精度的場合，適用於高頻電路應用。

合金型電阻器：

用塊狀的電阻合金拉制成電阻合金線或碾壓成電阻合金箔所製成的電阻器，包括用合金線製成的線繞電阻器和用合金箔製成的電阻器。它們均具有塊狀金屬的優良效能。

合成電阻器：

電阻體是導電顆粒和有機（或無機）黏合劑的混合物，可以製成薄膜和實心兩種形式，如合成碳膜、合成實心和金屬玻璃釉電阻器等。價格低廉，體積小，過載能量強，但阻值穩定性差，熱噪聲和電流噪聲均比較大，電壓係數和溫度係數也大，主要用於初始容差不高於±5％，長期穩定性要求不高於±15％的電路中。

碳膜電阻：

用碳氫化合物在高溫真空下熱分解，使其在陶瓷骨架上沉積一層碳膜形成碳膜電阻。透過控制厚度和刻槽來控制阻值，表面一般塗有緣色保護漆，最後在外層塗上環氧樹脂密封保護而成。有良好的穩定性，有一不大的負溫度係數，受電壓和頻率影響小，脈衝負載穩定、阻值誤差大於金屬膜電阻，但價錢便宜。 負溫度係數，碳膜的為土黃色或是其他的顏色。

金屬膜電阻：

在真空中加熱合金，合金蒸發，使瓷棒表面形成一層導電金屬膜。刻槽和改變金屬膜厚度可以控制阻值。這種電阻和碳膜電阻相比，耐熱效能、噪聲指標、溫度係數和電壓係數都比碳膜電阻好，體積小（同樣額定功率下約為碳膜電阻器的一半），精度可達±0。5% -±0。05%，可用於高額。但成本較高，正溫度係數。多為淡藍色。 金屬氧化膜電阻器：用高溫真空鍍膜技術將金屬氧化物緊密附在瓷棒表面形成碳膜，然後加適當接頭切割，並在其表面塗上環氧樹脂密封保護而成的。

金屬氧化膜電阻器：

其效能與金屬膜電阻器類似，但電阻值範圍窄1Ω-200kΩ。它能夠在高溫下仍保持其穩定性，其典型的特點是金屬氧化膜與陶瓷基體結合的更牢。耐酸鹼能力強，抗鹽霧，因而適用於在惡劣的環境下工作。它還兼備低噪聲，過載能力強，高頻特性好的優點。溫度係數較金屬膜大。

3

按外形封裝分類

直插電阻

片式電阻

片式固定電阻器：俗稱貼片電阻（SMD Resistor），是金屬玻璃鈾電阻器中的一種。是將金屬粉和玻璃鈾粉混合，採用絲網印刷法印在基板上製成的電阻器。耐潮溼，高溫，溫度係數小。 最常用的允差為J級（精度為5%）。超精密貼片電阻ar系列，溫度係數只有±5ppm-±50ppm，超精密性±0。01%，常應用於精密量測儀器，電子通訊等。 高精密貼片電阻器抗蝕薄膜pr系列，具有特殊抗酸抗溼的鎳鉻皮膜，非常小的公差精度±0。1%，最低溫度係數為5ppm/°c，常應用於自動化裝置、醫療裝置、通訊裝置、自動控制裝置及高科技多媒體電子裝置等。

貼片電阻的工作溫度範圍為-55 -+125℃，最大工作電壓與尺寸有關：0402及0603為50V，0805為150V，其它尺寸為200V。目前應用最廣的貼片電阻的尺寸程式碼是0805及1206．並且逐步有趨勢向0603發展。

壓敏電阻器

是一種因外加電壓的改 變而呈現非線性電阻變化的電阻器，具有雙向、對稱的V/I 特性。金屬氧化物壓敏電阻器簡稱為MOV，是一種以氧化鋅為主體，新增多種金屬氧 化物，經典型的電子陶瓷工藝製成的多 晶半導體陶瓷元件。

多層片式壓敏電阻器（MLV）是一種浪湧電壓抑制器。它是採用先進的疊層片式化技術製造的半導體陶瓷元件。

壓敏電阻器特性

電壓與電流不遵守歐姆定律，而成特殊的非線性關係。當兩端所加電壓低於標稱額定電壓值時，壓敏電阻器的阻值接近無窮大，內部幾乎無電流流過；當兩端所加電壓略高於標稱額定電壓值時，壓敏電阻器迅速擊穿導通，並由高阻狀態變為低阻狀態，工作電流急劇增大；當兩端所加電壓低於標稱額定電壓值時，壓敏電阻器又恢復為高阻狀態；當兩端所加電壓超過最大限制電壓值時，壓敏電阻器將完全擊穿損壞，無法再自行恢復。

壓敏電阻器應用

廣泛應用在電子產品中，起過電壓保護、防雷、抑制浪湧電流、吸收尖峰脈衝、限幅、高壓滅弧、消噪、保護半導體元器件等作用。

主要引數

壓敏電壓：

規定溫度和直流電流下，壓敏電阻器兩端的電壓值；

漏電流：

25℃下，施加最大連續直流電壓時，流過的電流值；

通流容量：

施加規定的脈衝電流（8／20μs）波形時的峰值電流；

結電容：

交流電路的保護中時，其結電容較大會增加漏電流；

響應時間：

為ns級，比空氣放電管快，比TVS管稍慢。

光敏電阻器

利用半導體光敏效應制成的一種元件，將對光敏感的材料塗在玻璃上，引出電極製成的，其阻值隨著光線的強弱而發生變化的電阻器，

根據材料不同，可製成對某一光源敏感的光敏電阻，常見種類有可見光光敏電阻、紅外光光敏電阻、紫外光光敏電阻。

注意事項

選用時先確定電路的光譜特性，如可見光敏電阻，主要材料是硫化鎘，應用於光電控制；紅外光敏電阻主要材料是硫化鉛。

應用

導彈、衛星監測

特性

電阻值隨入射光線的強弱而變化，光線越強，電阻越小。無光照射時，呈現高阻抗，阻值可達1。5MΩ以上；有光照射時，材料激發出自由電子和空穴，其電阻值減小，隨著光強度的增加，阻值可小至1kΩ以下。

熱敏電阻器

熱敏電阻分為正溫度係數（PTC）和負溫度係數（NTC）電阻器。選用時不僅要注意其額定功率、最大工作電壓、標稱阻值，更要注意最高工作溫度和電阻溫度係數等引數，並注意阻值變化方向。

NTC：可製成測溫、溫度補償和控溫元件，又可製成功率型元件，抑制電路的浪湧電流。PTC：過熱過流保護、恆溫加熱、溫度補償及延時等作用。

零歐姆電阻

並非零歐，大約幾十毫歐。

零歐姆作用

1。做為跳線使用，美觀且安裝方便。

2。在數字和模擬等混合電路中，往往要求兩個地分開，並且單點連線。我們可以用一個0歐的電阻來連線這兩個地，而不是直接連在一起。這樣做的好處就是，地線被分成了兩個網路，在大面積鋪銅等處理時，就會方便得多。

3。做保險絲用。

4。在匹配電路引數不確定的時候以0歐姆代替，實際除錯的時候，確定引數後再以具體數值的元件代替。

5。想測某部分電路的耗電流的時候可以去掉0ohm電阻。

6。佈線時如果實在布不過去，可以加一個0歐電阻。

7。在高頻訊號下充當電感或電容（與外部電路特性有關）電感用。

8。單點接地（指保護接地、工作接地、直流接地在裝置上相互分開，各自成為獨立系統）

分流器

是一種量值很小的標準電阻。

當被測電流流過分流器時，透過測量分流器兩端電壓端電壓鈕上的電壓降就可得出被測電流的大小，

分流器廣泛用於擴大儀表測量電流範圍，有固定式定值分流器和精密合金電阻器（康銅、錳銅）。

電位器

電位器是一種機電元件，他靠電刷在電阻體上的滑動，取得與電刷位移成一定關係的輸出電壓。

X式（直線式）：常用於示波器的聚焦電位器和萬用表的調零電位器，其線性精度為+2％、+l％、+03％、+005％。

D式（對數式）：常用於電視機的黑白對比度調節電位器，其特點是，先粗調後細調。

Z式（指數式）：常用於收音機的音量調節電位器，其特點是，先細調後粗調。 所有X、D、Z字母符號一般印在電位器上，使用時應注意。

電阻規格與引數

1

電阻值

不僅要了解生產廠家給出的電阻器的標準電阻值，還應瞭解工作溫度，過電壓及使用環境均能使阻值漂移。對於不同結構、不同工藝水平的電阻器，電阻值的精度及漂移值都會不同。

2

額定功率

在正常的大氣壓力90-106。6KPa及環境溫度為－55℃～＋70℃的條件下，電阻器長期工作所允許耗散的最大功率。

線繞電阻器額定功率系列為（W）：1/20、1/8、1/4、1/2、1、2、4、8、10、16、25、40、50、75、100、150、250、500

非線繞電阻器額定功率系列為（W）：1/20、1/8、1/4、1/2、1、2、5、10、25、50、100

電路設計所需電阻器的最小額定功率是另一個重要因素。直流下功率P=I2R ，其中I為流經電阻上的電流值。選用電阻的額定功率應大於這個值。

脈衝條件下和間歇負荷下能承受的實際功率應大於額定功率，但需注意：

跨接在電阻器上的最高電壓不應超過允許值；

不允許連續過負荷；

平均功率不得超額定值；

電位器的額定功率是考慮整個電位器在電路的載入的情況，對部分載入的情況下額定功率值應相應下降。

3

允許誤差

標稱阻值與實際阻值的差值跟標稱阻值之比的百分數稱阻值偏差，它表示電阻器的精度。

允許誤差與精度等級對應關係如下：±0。5%-0。05、±1%-0。1（或00）、±2%-0。2（或0）、±5%-Ⅰ級、±10%-Ⅱ級、±20%-Ⅲ級

4

高頻特性

在高頻時，阻值會隨頻率而變化。線繞電阻器的高頻效能最差，合成電阻器次之，薄膜電阻器具有最好的高頻效能，大多數薄膜電阻器的有效直流電阻的阻值在頻率高達100MHz時尚能保持基本不變，頻率進一步升高時阻值越大，頻率影響也越大。

5

溫度係數

溫度每變化1℃所引起的電阻值的相對變化。溫度係數越小，電阻的穩定性越好。阻值隨溫度升高而增大的為正溫度係數，反之為負溫度係數。

6

老化係數

電阻器在額定功率長期負荷下，阻值相對變化的百分數，它是表示電阻器壽命長短的引數。

7

電壓係數

在規定的電壓範圍內，電壓每變化1伏，電阻器的相對變化量。

8

額定電壓

由阻值和額定功率換算出的電壓。

9

最高工作電壓

由電阻器、電位器最大電流密度、電阻體擊穿及其結構等因素所規定的工作電壓限度。對阻值較大的電阻器，當工作電壓過高時，雖功率不超過規定值。但內部會發生電弧火花放電，導致電阻變質損壞。一般1/8w碳膜電阻器或金屬膜電阻器最高工作電壓分別不能超過150V或200V。在低氣壓工作時，最高工作電壓較低。

10

噪聲

產生於電阻器中的一種不規則的電壓起伏，包括熱噪聲和電流噪聲兩部分，熱噪聲是由於導體內部不規則的電子自由運動，使導體任意兩點的電壓不規則變化。

END

編輯：地鐵青年