元器選型攻略之 電阻

攻城獅華哥

一提到電阻，大家肯定會想到一個人：歐姆

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歐姆(Georg Simon 0hm，1787~1854年)是德國物理學(xué)家。生于巴伐利亞埃爾蘭根城。歐姆定律及其公式的發(fā)現(xiàn)，給電學(xué)的計算，帶來了很大的方便。

人們?yōu)榱思o(jì)念他，將電阻的單位定為歐姆，簡稱“歐” 。


電阻的定義：導(dǎo)電體對電流的阻礙作用稱為電阻，用符號R表示，單位為歐姆、千歐、兆歐，分別用Ω、KΩ、MΩ表示。


電阻是所有電子電路中使用最多的元件。電阻的主要物理特征是變電能為熱能，也可說它是一個耗能元件，電流經(jīng)過它就產(chǎn)生熱能。電阻在電路中通常起分壓和分流的作用，對信號來說，交流與直流信號都可以通過電阻。



電阻作用：
1）分壓
當(dāng)一個電阻R1和另一個元件如LED燈在電路中串聯(lián)時，流過電阻器R1和LED燈的電流是相同的，當(dāng)電阻器和LED作為一個整體時，電阻器和LED各自的電壓之和等于兩端的總電壓VCC。此時，電阻作為分壓而起作用。

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2)分流
　　電阻器R2兩端的電壓與LED1兩端的電壓相同,是因?yàn)橐粋�電阻器R2和另LED2并聯(lián)在電路中，流過電阻器R2的電流和LED1的電流之和等于流過電阻器R1的電流。此時，電阻R2充當(dāng)分流器。

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選型關(guān)鍵參數(shù)
1）電阻封裝（貼片電阻）：
隨著電子產(chǎn)品越來越精密，越來越小型化，對電阻的封裝尺寸也就有了更加小型化的需求，01005封裝主要應(yīng)用在手機(jī)等高度集成的電子設(shè)備中。


如下是常用貼片電阻封裝尺寸及對應(yīng)功率對照表，可以根據(jù)設(shè)計功率的需求和布局空間大小選擇對應(yīng)的封裝規(guī)格；

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2）電阻額定功率電阻的額定功率是由電阻所承受的熱點(diǎn)溫度決定的，如前面所講，電阻是耗能元器件，流過的電流用來發(fā)熱了。所以選型時一定要評估電阻所處電路中流經(jīng)電阻的電流，利用P = I2R計算所選的電阻額定功率是否滿足要求。


一般地，設(shè)計電路時候所用到的功率要低于70%額定功率，例如電阻當(dāng)中實(shí)際功率達(dá)到0.7W，那么可以選擇額定功率為1W的電阻，這是為了在電路留有足夠的余量，進(jìn)行降額，提高電路可靠性。

3）電阻額定電壓既然已經(jīng)考慮了額定功率，那么為什么還要考量額定電壓呢？


這其實(shí)是選型時作為額定功率的輔助條件，當(dāng)電阻額定功率一定時，額定工作電壓隨電阻R的增大而增高但隨著電壓的增高，流過電阻的電流密度也會變大，從而導(dǎo)致電阻局部發(fā)熱嚴(yán)重，久而久之電阻容易老化并失效，所以在選型時額定電壓也是需要考量的重要參數(shù)。同樣也采用70%的降額設(shè)計。


如下是Yageo RC系列電阻規(guī)格書中對耐壓的標(biāo)識：

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4）電阻溫度系數(shù)　　電阻雖然是被稱為被動器件，它的特性不管外界發(fā)生什么變化，他自己的特性是不變的，但是從微觀角度來講，只要是物質(zhì)就會隨著外界條件的變化而發(fā)生變化，所以在一些要求高的設(shè)計場景，電阻的溫度系數(shù)也是需要考慮的，在環(huán)境溫度以及電阻自身發(fā)熱影響下，電阻的阻值將產(chǎn)生漂移，也就是我們說的溫漂，單位為ppm/℃。電阻溫度系數(shù)主要取決于電阻材料的電阻率與環(huán)境溫度。一般膜式電阻器和線繞電阻器的溫度系數(shù)比較小，合成膜電阻器的比較大。在要求阻值穩(wěn)定性比較高的電路以及環(huán)境溫差非常大的電路，要充分考慮電阻溫度系數(shù)對電路的影響。

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5）電阻精度電阻精度也是選擇硬件電路電阻的一個重要考慮因素，一般對阻值不嚴(yán)格的電路沒必要用精度很高的電阻，但是對于電流檢測電路、電壓檢測電路、阻抗匹配電路等，對電流或者其他對阻值波動影響很大的電路需要用精度電阻，有些電路甚至用到0.01%高的精密電阻。


電阻精度常用字母標(biāo)識：T：±0.01%；A：±0.05%；B：±0.1%；D：±0.5%；F：±1%；J：±5%；K：±10%


如下是Yageo電阻RC系列電阻規(guī)格書中對精度的標(biāo)識：

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以上內(nèi)容都是貼片通用電阻，實(shí)際的應(yīng)用中還有很多類型的電阻。


常見電阻類型
1）排阻：即網(wǎng)絡(luò)電阻器，排阻是將若干個參數(shù)完全相同的電阻集中封裝在一起，組合制成的。

排阻一般應(yīng)用在數(shù)字電路上，比如：作為某個并行口的上拉或者下拉電阻用。使用排阻比用若干只固定電阻更方便。

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2）MELF電阻：晶圓電阻的英文全名為Metal Electrode Leadless Face Resistor，簡稱MELF Resistor。中文名稱也叫做無引腳電阻，或是無腳電阻。


晶圓電阻介于貼片電阻與直插電阻之間，主要適用于電流較大/耐高壓沖擊/安全性要求高的高階電路中,與直插電阻相比，由于去掉了引線，因此很大的降低了直插電阻在高頻時引線所產(chǎn)生的寄生電感，同時能夠解決直插電阻小阻值中精度與溫度系數(shù)無法提高。

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3）金屬膜電阻：金屬膜電阻器是膜式電阻器(Film Resistors)中的一種。它是采用高溫真空鍍膜技術(shù)將鎳鉻或類似的合金緊密附在瓷棒表面形成皮膜，經(jīng)過切割調(diào)試阻值，以達(dá)到最終要求的精密阻值，然后加適當(dāng)接頭切割，并在其表面涂上環(huán)氧樹脂密封保護(hù)而成。

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如下是某廠牌的金屬膜電阻MF系列選型表：

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4）碳膜電阻：碳膜電阻器是膜式電阻器(Film Resistors)中的一種。它是采用高溫真空鍍膜技術(shù)將碳緊密附在瓷棒表面形成碳膜，然后加適當(dāng)接頭切割，并在其表面涂上環(huán)氧樹脂密封保護(hù)而成的。

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臺灣厚生CFR系列規(guī)格展示：

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5）精密微調(diào)電阻：是一種能以較高精度調(diào)節(jié)自身電阻值的可變電阻器，精密可調(diào)電阻的別名有微調(diào)電位器和微調(diào)電阻

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6）壓敏電阻：稱為"突波吸收器",有時也稱為“電沖擊（浪涌）抑制器（吸收器）”。壓敏電阻是一種限壓型保護(hù)器件。利用壓敏電阻的非線性特性，當(dāng)過電壓出現(xiàn)在壓敏電阻的兩極間，壓敏電阻可以將電壓鉗位到一個相對固定的電壓值，從而實(shí)現(xiàn)對后級電路的保護(hù)。壓敏電阻的主要參數(shù)有：壓敏電壓、通流容量、結(jié)電容、響應(yīng)時間等。

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7）濕敏電阻：濕敏電阻是利用濕敏材料吸收空氣中的水分而導(dǎo)致本身電阻值發(fā)生變化這一原理而制成的。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。

濕敏電阻只能用交流的，直流會導(dǎo)致濕敏失效，因?yàn)橹绷鞯碾妶鰰��?dǎo)致高分子材料中的帶電粒子偏向兩極，一定時間以后濕敏電阻就會失效。所以必須用交流維持其動態(tài)平衡，這也是為什么測濕敏電阻阻值要用電橋而不能用普通萬用表的原因。

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8）光敏電阻：光敏電阻器是利用半導(dǎo)體的光電導(dǎo)效應(yīng)制成的一種電阻值隨入射光的強(qiáng)弱而改變的電阻器，又稱為光電導(dǎo)探測器；入射光強(qiáng)，電阻減小，入射光弱，電阻增大。還有另一種入射光弱，電阻減小，入射光強(qiáng)，電阻增大。

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常用光敏電阻參數(shù)

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9）熱敏電阻：熱敏電阻是一種傳感器電阻，其電阻值隨著溫度的變化而改變。按照溫度系數(shù)不同分為正溫度系數(shù)熱敏電阻PTC和負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻NTC。

正溫度系數(shù)熱敏電阻器的電阻值隨溫度的升高而增大，負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器的電阻值隨溫度的升高而減小，它們同屬于半導(dǎo)體器件。

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結(jié)語：文中介紹了電阻選型的關(guān)鍵參數(shù)，特別是額定功率，那么問題來了，為什么會有OR電阻的存在？既然是OR，那么如何計算額定功率呢？歡迎大家留言告訴我。