電子設計基礎（一）：電阻

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電阻，因為物質對電流產生的阻礙作用，所以稱其該作用下的電阻物質。電阻將會導致電子流通量的變化，電阻越小，電子流通量越大，反之亦然。沒有電阻或電阻很小的物質稱其為電導體，簡稱導體。不能形成電流傳輸的物質稱為電絕緣體，簡稱絕緣體。

在物理學中，用電阻(Resistance)來表示導體對電流阻礙作用的大小。導體的電阻越大，表示導體對電流的阻礙作用越大。不同的導體，電阻一般不同，電阻是導體本身的一種特性。電阻元件是對電流呈現阻礙作用的耗能元件。

電阻元件的電阻值大小一般與溫度有關，衡量電阻受溫度影響大小的物理量是溫度系數，其定義為溫度每升高1℃時電阻值發生變化的百分數。
  


電阻是所有電子電路中使用最多的元件。

導電體對電流的阻礙作用稱著電阻，用符號R 表示，單位為歐姆、千歐、兆歐，分別用Ω、kΩ、MΩ 表示。

一、電阻的型號命名方法：

國產電阻器的型號由四部分組成(不適用敏感電阻)
第一部分：主稱 ，用字母表示，表示產品的名字。如R 表示電阻，W 表示電位器。
第二部分：材料 ，用字母表示，表示電阻體用什么材料組成，T-碳膜、H-合成碳膜、S-有機實心、N-無機實心、J-金屬膜、Y-氮化膜、C-沉積膜、I-玻璃釉膜、X-線繞。
第三部分：分類，一般用數字表示，個別類型用字母表示，表示產品屬于什么類型。1-普通、2-普通、3-超高頻 、4-高阻、5-高溫、6- 精密、7-精密、8-高壓、9-特殊、G-高功率、T-可調。
第四部分：序號，用數字表示，表示同類產品中不同品種，以區分產品的外型尺寸和性能指標等 。例如：R T 1 1 型普通碳膜電阻a1。

二、電阻器的分類

1、線繞電阻器：通用線繞電阻器、精密線繞電阻器、大功率線繞電阻器、高頻線繞電阻器。
2、薄膜電阻器：碳膜電阻器、合成碳膜電阻器、金屬膜電阻器、金屬氧化膜電阻器、化學沉積膜電阻器、玻璃釉膜電阻器、金屬氮化膜電阻器。
3、實心電阻器：無機合成實心碳質電阻器、有機合成實心碳質電阻器。
4、敏感電阻器：壓敏電阻器、熱敏電阻器、光敏電阻器、力敏電阻器、氣敏電阻器、濕敏電阻器。

三、主要特性參數

1、標稱阻值：電阻器上面所標示的阻值。
2、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系如下：±0.5%-0.05、±1%-0.1(或00)、±2%-0.2(或0)、±5%-Ⅰ級、±10%-Ⅱ級、±20%-Ⅲ級
3、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
4、額定電壓：由阻值和額定功率換算出的電壓。
5、最高工作電壓：允許的最大連續工作電壓。在低氣壓工作時，最高工作電壓較低。
6、溫度系數：溫度每變化1℃所引起的電阻值的相對變化。溫度系數越小，電阻的穩定性越好。阻值隨溫度升高而增大的為正溫度系數，反之為負溫度系數。
7、老化系數：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參數。
8、電壓系數：在規定的電壓范圍內，電壓每變化1 伏，電阻器的相對變化量。
9、噪聲：產生于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，熱噪聲是由于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。

四、電阻器阻值標示方法

1、直標法：用數字和單位符號在電阻器表面標出阻值，其允許誤差直接用百分數表示，若電阻上未注偏差，則均為±20%。

2、文字符號法：用阿拉伯數字和文字符號兩者有規律的組合來表示標稱阻值，其允許偏差也用文字符號表示。符號前面的數字表示整數阻值，后面的數字依次表示第一位小數阻值和第二位小數阻值。

表示允許誤差的文字符號：

文字符號 D F G J K M

允許偏差 ±0.5% ±1% ±2% ±5% ±10% ±20%

3、數碼法：在電阻器上用三位數碼表示標稱值的標志方法。數碼從左到右，第一、二位為有效值，第三位為指數，即零的個數，單位為歐。偏差通常采用文字符號表示。

例如：101——表示10*10^1Ω即100歐的電阻; 102——表示10*10^2Ω的電阻;10^3——表示10KΩ的電阻; 10^4——表示100KΩ的電阻。如果一個電阻上標為22*10^3，則這個電阻為22KΩ。

4、色標法：用不同顏色的帶或點在電阻器表面標出標稱阻值和允許偏差。國外電阻大部分采用色標法。
  


黑-0、棕-1、紅-2、橙-3、黃-4、綠-5、藍-6、紫-7、灰-8、白-9、金-±5%、銀-±10%、無色-±20%
當電阻為四環時，最后一環必為金色或銀色，前兩位為有效數字， 第三位為乘方數，第四位為偏差。 當電阻為五環時，最後一環與前面四環距離較大。前三位為有效數字， 第四位為乘方數， 第五位為偏差。
例如，某4色環電阻的顏色從左到右依次是紅(2)，紫(7)，黃(x10000)，銀(正負10%)，則此電阻的阻值為27Ωx10000=270000Ω，也就是270KΩ，公差為正負10%。
再如，某5色環電阻的顏色從左到右依次是紅(2)，綠(5)，藍(6)，紅(x100)，棕(正負1%)，則此電阻的阻值為256Ωx100=25600Ω，也就是25.0KΩ，公差為正負1%。
               
五、作用

主要職能就是阻礙電流流過，應用于限流、分流、降壓、分壓、負載與電容配合作濾波器及阻匹配等。數字電路中功能有上拉電阻和下拉電阻。

六、常用電阻器

1、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系的輸出電壓。

1.1 合成碳膜電位器

電阻體是用經過研磨的碳黑，石墨，石英等材料涂敷于基體表面而成，該工藝簡單， 是目前應用最廣泛的電位器。特點是分辯力高耐磨性好，壽命較長。缺點是電流噪聲，非線性大， 耐潮性以及阻值穩定性差。

1.2 有機實心電位器

有機實心電位器是一種新型電位器，它是用加熱塑壓的方法，將有機電阻粉壓在絕緣體的凹槽內。有機實心電位器與碳膜電位器相比具有耐熱性好、功率大、可靠性高、耐磨性好的優點。但溫度系數大、動噪聲大、耐潮性能差、制造工藝復雜、阻值精度較差。在小型化、高可靠、高耐磨性的電子設備以及交、直流電路中用作調節電壓、電流。

1.3 金屬玻璃鈾電位器

用絲網印刷法按照一定圖形，將金屬玻璃鈾電阻漿料涂覆在陶瓷基體上，經高溫燒結而成。特點是：阻值范圍寬，耐熱性好，過載能力強，耐潮，耐磨等都很好， 是很有前途的電位器品種，缺點是接觸電阻和電流噪聲大。

1.4 繞線電位器

繞線電位器是將康銅絲或鎳鉻合金絲作為電阻體，并把它繞在絕緣骨架上制成。繞線電位器特點是接觸電阻小，精度高，溫度系數小，其缺點是分辨力差，阻值偏低，高頻特性差。主要用作分壓器、變阻器、儀器中調零和工作點等。

1.5 金屬膜電位器

金屬膜電位器的電阻體可由合金膜、金屬氧化膜、金屬箔等分別組成。特點是分辯力高、耐高溫、溫度系數小、動噪聲小、平滑性好。

1.6 導電塑料電位器

用特殊工藝將DAP(鄰苯二甲酸二稀丙脂)電阻漿料覆在絕緣機體上，加熱聚合成電阻膜，或將DAP 電阻粉熱塑壓在絕緣基體的凹槽內形成的實心體作為電阻體。特點是：平滑性好、分辯力優異耐磨性好、壽命長、動噪聲小、可靠性極高、耐化學腐蝕。用于宇宙裝置、導彈、飛機雷達天線的伺服系統等。

1.7 帶開關的電位器

有旋轉式開關電位器、推拉式開關電位器、推推開關式電位器

1.8 預調式電位器

預調式電位器在電路中，一旦調試好，用蠟封住調節位置，在一般情況下不再調節。

1.9 直滑式電位器

采用直滑方式改變電阻值。

1.10 雙連電位器

有異軸雙連電位器和同軸雙連電位器

1.11 無觸點電位器

無觸點電位器消除了機械接觸，壽命長、可靠性高，分光電式電位器、磁敏式電位器等。

2、實芯碳質電阻器

用碳質顆粒壯導電物質、填料和粘合劑混合制成一個實體的電阻器。

特點：價格低廉，但其阻值誤差、噪聲電壓都大，穩定性差，目前較少用。

3、繞線電阻器

用高阻合金線繞在絕緣骨架上制成，外面涂有耐熱的釉絕緣層或絕緣漆。
繞線電阻具有較低的溫度系數，阻值精度高， 穩定性好，耐熱耐腐蝕，主要做精密大功率電阻使用，缺點是高頻性能差，時間常數大。
  


4、薄膜電阻器

用蒸發的方法將一定電阻率材料蒸鍍于絕緣材料表面制成。主要如下：

4.1 碳膜電阻器

將結晶碳沉積在陶瓷棒骨架上制成。碳膜電阻器成本低、性能穩定、阻值范圍寬、溫度系數和電壓系數低，是目前應用最廣泛的電阻器。
  


4.2 金屬膜電阻器

用真空蒸發的方法將合金材料蒸鍍于陶瓷棒骨架表面。

金屬膜電阻比碳膜電阻的精度高，穩定性好，噪聲， 溫度系數小。在儀器儀表及通訊設備中大量采用。
  


4.3 金屬氧化膜電阻器

在絕緣棒上沉積一層金屬氧化物。由于其本身即是氧化物，所以高溫下穩定，耐熱沖擊，負載能力強。
  


4.4 合成膜電阻

將導電合成物懸浮液涂敷在基體上而得，因此也叫漆膜電阻。

由于其導電層呈現顆粒狀結構，所以其噪聲大，精度低，主要用他制造高壓， 高阻， 小型電阻器。

5、金屬玻璃鈾電阻器

將金屬粉和玻璃鈾粉混合，采用絲網印刷法印在基板上。

耐潮濕， 高溫， 溫度系數小，主要應用于厚膜電路。

6、貼片電阻SMT

片狀電阻是金屬玻璃鈾電阻的一種形式，他的電阻體是高可靠的釕系列玻璃鈾材料經過高溫燒結而成，電極采用銀鈀合金漿料。體積小，精度高，穩定性好，由于其為片狀元件，所以高頻性能好。
  


7、敏感電阻

敏感電阻是指器件特性對溫度，電壓，濕度，光照，氣體， 磁場，壓力等作用敏感的電阻器。

敏感電阻的符號是在普通電阻的符號中加一斜線，并在旁標注敏感電阻的類型，如：t. v 等。

7.1、壓敏電阻

主要有碳化硅和氧化鋅壓敏電阻，氧化鋅具有更多的優良特性。
  


7.2、濕敏電阻

由感濕層，電極， 絕緣體組成，濕敏電阻主要包括氯化鋰濕敏電阻，碳濕敏電阻，氧化物濕敏電阻。氯化鋰濕敏電阻隨濕度上升而電阻減小，缺點為測試范圍小，特性重復性不好，受溫度影響大。碳濕敏電阻缺點為低溫靈敏度低，阻值受溫度影響大，由老化特性， 較少使用。

氧化物濕敏電阻性能較優越，可長期使用，溫度影響小，阻值與濕度變化呈線性關系。有氧化錫，鎳鐵酸鹽，等材料。

7.3、光敏電阻

光敏電阻是電導率隨著光量力的變化而變化的電子元件，當某種物質受到光照時，載流子的濃度增加從而增加了電導率，這就是光電導效應。
  


7.4、氣敏電阻

利用某些半導體吸收某種氣體后發生氧化還原反應制成，主要成分是金屬氧化物，主要品種有：金屬氧化物氣敏電阻、復合氧化物氣敏電阻、陶瓷氣敏電阻等。

7.5、力敏電阻

力敏電阻是一種阻值隨壓力變化而變化的電阻，國外稱為壓電電阻器。所謂壓力電阻效應即半導體材料的電阻率隨機械應力的變化而變化的效應。可制成各種力矩計，半導體話筒，壓力傳感器等。主要品種有硅力敏電阻器，硒碲合金力敏電阻器，相對而言， 合金電阻器具有更高靈敏度。

7.6、熱敏電阻

熱敏電阻器是敏感元件的一類，按照溫度系數不同分為正溫度系數熱敏電阻器(PTC)和負溫度系數熱敏電阻器(NTC)。熱敏電阻器的典型特點是對溫度敏感，不同的溫度下表現出不同的電阻值。正溫度系數熱敏電阻器(PTC)在溫度越高時電阻值越大，負溫度系數熱敏電阻器(NTC)在溫度越高時電阻值越低，它們同屬于半導體器件。