电子设计基础（一）：电阻

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电阻，因为物质对电流产生的阻碍作用，所以称其该作用下的电阻物质。电阻将会导致电子流通量的变化，电阻越小，电子流通量越大，反之亦然。没有电阻或电阻很小的物质称其为电导体，简称导体。不能形成电流传输的物质称为电绝缘体，简称绝缘体。

在物理学中，用电阻(Resistance)来表示导体对电流阻碍作用的大小。导体的电阻越大，表示导体对电流的阻碍作用越大。不同的导体，电阻一般不同，电阻是导体本身的一种特性。电阻元件是对电流呈现阻碍作用的耗能元件。

电阻元件的电阻值大小一般与温度有关，衡量电阻受温度影响大小的物理量是温度系数，其定义为温度每升高1℃时电阻值发生变化的百分数。
  


电阻是所有电子电路中使用最多的元件。

导电体对电流的阻碍作用称着电阻，用符号R 表示，单位为欧姆、千欧、兆欧，分别用Ω、kΩ、MΩ 表示。

一、电阻的型号命名方法：

国产电阻器的型号由四部分组成(不适用敏感电阻)
第一部分：主称 ，用字母表示，表示产品的名字。如R 表示电阻，W 表示电位器。
第二部分：材料 ，用字母表示，表示电阻体用什么材料组成，T-碳膜、H-合成碳膜、S-有机实心、N-无机实心、J-金属膜、Y-氮化膜、C-沉积膜、I-玻璃釉膜、X-线绕。
第三部分：分类，一般用数字表示，个别类型用字母表示，表示产品属于什么类型。1-普通、2-普通、3-超高频 、4-高阻、5-高温、6- 精密、7-精密、8-高压、9-特殊、G-高功率、T-可调。
第四部分：序号，用数字表示，表示同类产品中不同品种，以区分产品的外型尺寸和性能指标等 。例如：R T 1 1 型普通碳膜电阻a1。

二、电阻器的分类

1、线绕电阻器：通用线绕电阻器、精密线绕电阻器、大功率线绕电阻器、高频线绕电阻器。
2、薄膜电阻器：碳膜电阻器、合成碳膜电阻器、金属膜电阻器、金属氧化膜电阻器、化学沉积膜电阻器、玻璃釉膜电阻器、金属氮化膜电阻器。
3、实心电阻器：无机合成实心碳质电阻器、有机合成实心碳质电阻器。
4、敏感电阻器：压敏电阻器、热敏电阻器、光敏电阻器、力敏电阻器、气敏电阻器、湿敏电阻器。

三、主要特性参数

1、标称阻值：电阻器上面所标示的阻值。
2、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
3、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
4、额定电压：由阻值和额定功率换算出的电压。
5、最高工作电压：允许的最大连续工作电压。在低气压工作时，最高工作电压较低。
6、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。
7、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。
8、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。
9、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。

四、电阻器阻值标示方法

1、直标法：用数字和单位符号在电阻器表面标出阻值，其允许误差直接用百分数表示，若电阻上未注偏差，则均为±20%。

2、文字符号法：用阿拉伯数字和文字符号两者有规律的组合来表示标称阻值，其允许偏差也用文字符号表示。符号前面的数字表示整数阻值，后面的数字依次表示第一位小数阻值和第二位小数阻值。

表示允许误差的文字符号：

文字符号 D F G J K M

允许偏差 ±0.5% ±1% ±2% ±5% ±10% ±20%

3、数码法：在电阻器上用三位数码表示标称值的标志方法。数码从左到右，第一、二位为有效值，第三位为指数，即零的个数，单位为欧。偏差通常采用文字符号表示。

例如：101——表示10*10^1Ω即100欧的电阻; 102——表示10*10^2Ω的电阻;10^3——表示10KΩ的电阻; 10^4——表示100KΩ的电阻。如果一个电阻上标为22*10^3，则这个电阻为22KΩ。

4、色标法：用不同颜色的带或点在电阻器表面标出标称阻值和允许偏差。国外电阻大部分采用色标法。
  


黑-0、棕-1、红-2、橙-3、黄-4、绿-5、蓝-6、紫-7、灰-8、白-9、金-±5%、银-±10%、无色-±20%
当电阻为四环时，最后一环必为金色或银色，前两位为有效数字， 第三位为乘方数，第四位为偏差。 当电阻为五环时，最後一环与前面四环距离较大。前三位为有效数字， 第四位为乘方数， 第五位为偏差。
例如，某4色环电阻的颜色从左到右依次是红(2)，紫(7)，黄(x10000)，银(正负10%)，则此电阻的阻值为27Ωx10000=270000Ω，也就是270KΩ，公差为正负10%。
再如，某5色环电阻的颜色从左到右依次是红(2)，绿(5)，蓝(6)，红(x100)，棕(正负1%)，则此电阻的阻值为256Ωx100=25600Ω，也就是25.0KΩ，公差为正负1%。
               
五、作用

主要职能就是阻碍电流流过，应用于限流、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。

六、常用电阻器

1、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。

1.1 合成碳膜电位器

电阻体是用经过研磨的碳黑，石墨，石英等材料涂敷于基体表面而成，该工艺简单， 是目前应用最广泛的电位器。特点是分辩力高耐磨性好，寿命较长。缺点是电流噪声，非线性大， 耐潮性以及阻值稳定性差。

1.2 有机实心电位器

有机实心电位器是一种新型电位器，它是用加热塑压的方法，将有机电阻粉压在绝缘体的凹槽内。有机实心电位器与碳膜电位器相比具有耐热性好、功率大、可靠性高、耐磨性好的优点。但温度系数大、动噪声大、耐潮性能差、制造工艺复杂、阻值精度较差。在小型化、高可靠、高耐磨性的电子设备以及交、直流电路中用作调节电压、电流。

1.3 金属玻璃铀电位器

用丝网印刷法按照一定图形，将金属玻璃铀电阻浆料涂覆在陶瓷基体上，经高温烧结而成。特点是：阻值范围宽，耐热性好，过载能力强，耐潮，耐磨等都很好， 是很有前途的电位器品种，缺点是接触电阻和电流噪声大。

1.4 绕线电位器

绕线电位器是将康铜丝或镍铬合金丝作为电阻体，并把它绕在绝缘骨架上制成。绕线电位器特点是接触电阻小，精度高，温度系数小，其缺点是分辨力差，阻值偏低，高频特性差。主要用作分压器、变阻器、仪器中调零和工作点等。

1.5 金属膜电位器

金属膜电位器的电阻体可由合金膜、金属氧化膜、金属箔等分别组成。特点是分辩力高、耐高温、温度系数小、动噪声小、平滑性好。

1.6 导电塑料电位器

用特殊工艺将DAP(邻苯二甲酸二稀丙脂)电阻浆料覆在绝缘机体上，加热聚合成电阻膜，或将DAP 电阻粉热塑压在绝缘基体的凹槽内形成的实心体作为电阻体。特点是：平滑性好、分辩力优异耐磨性好、寿命长、动噪声小、可靠性极高、耐化学腐蚀。用于宇宙装置、导弹、飞机雷达天线的伺服系统等。

1.7 带开关的电位器

有旋转式开关电位器、推拉式开关电位器、推推开关式电位器

1.8 预调式电位器

预调式电位器在电路中，一旦调试好，用蜡封住调节位置，在一般情况下不再调节。

1.9 直滑式电位器

采用直滑方式改变电阻值。

1.10 双连电位器

有异轴双连电位器和同轴双连电位器

1.11 无触点电位器

无触点电位器消除了机械接触，寿命长、可靠性高，分光电式电位器、磁敏式电位器等。

2、实芯碳质电阻器

用碳质颗粒壮导电物质、填料和粘合剂混合制成一个实体的电阻器。

特点：价格低廉，但其阻值误差、噪声电压都大，稳定性差，目前较少用。

3、绕线电阻器

用高阻合金线绕在绝缘骨架上制成，外面涂有耐热的釉绝缘层或绝缘漆。
绕线电阻具有较低的温度系数，阻值精度高， 稳定性好，耐热耐腐蚀，主要做精密大功率电阻使用，缺点是高频性能差，时间常数大。
  


4、薄膜电阻器

用蒸发的方法将一定电阻率材料蒸镀于绝缘材料表面制成。主要如下：

4.1 碳膜电阻器

将结晶碳沉积在陶瓷棒骨架上制成。碳膜电阻器成本低、性能稳定、阻值范围宽、温度系数和电压系数低，是目前应用最广泛的电阻器。
  


4.2 金属膜电阻器

用真空蒸发的方法将合金材料蒸镀于陶瓷棒骨架表面。

金属膜电阻比碳膜电阻的精度高，稳定性好，噪声， 温度系数小。在仪器仪表及通讯设备中大量采用。
  


4.3 金属氧化膜电阻器

在绝缘棒上沉积一层金属氧化物。由于其本身即是氧化物，所以高温下稳定，耐热冲击，负载能力强。
  


4.4 合成膜电阻

将导电合成物悬浮液涂敷在基体上而得，因此也叫漆膜电阻。

由于其导电层呈现颗粒状结构，所以其噪声大，精度低，主要用他制造高压， 高阻， 小型电阻器。

5、金属玻璃铀电阻器

将金属粉和玻璃铀粉混合，采用丝网印刷法印在基板上。

耐潮湿， 高温， 温度系数小，主要应用于厚膜电路。

6、贴片电阻SMT

片状电阻是金属玻璃铀电阻的一种形式，他的电阻体是高可靠的钌系列玻璃铀材料经过高温烧结而成，电极采用银钯合金浆料。体积小，精度高，稳定性好，由于其为片状元件，所以高频性能好。
  


7、敏感电阻

敏感电阻是指器件特性对温度，电压，湿度，光照，气体， 磁场，压力等作用敏感的电阻器。

敏感电阻的符号是在普通电阻的符号中加一斜线，并在旁标注敏感电阻的类型，如：t. v 等。

7.1、压敏电阻

主要有碳化硅和氧化锌压敏电阻，氧化锌具有更多的优良特性。
  


7.2、湿敏电阻

由感湿层，电极， 绝缘体组成，湿敏电阻主要包括氯化锂湿敏电阻，碳湿敏电阻，氧化物湿敏电阻。氯化锂湿敏电阻随湿度上升而电阻减小，缺点为测试范围小，特性重复性不好，受温度影响大。碳湿敏电阻缺点为低温灵敏度低，阻值受温度影响大，由老化特性， 较少使用。

氧化物湿敏电阻性能较优越，可长期使用，温度影响小，阻值与湿度变化呈线性关系。有氧化锡，镍铁酸盐，等材料。

7.3、光敏电阻

光敏电阻是电导率随着光量力的变化而变化的电子元件，当某种物质受到光照时，载流子的浓度增加从而增加了电导率，这就是光电导效应。
  


7.4、气敏电阻

利用某些半导体吸收某种气体后发生氧化还原反应制成，主要成分是金属氧化物，主要品种有：金属氧化物气敏电阻、复合氧化物气敏电阻、陶瓷气敏电阻等。

7.5、力敏电阻

力敏电阻是一种阻值随压力变化而变化的电阻，国外称为压电电阻器。所谓压力电阻效应即半导体材料的电阻率随机械应力的变化而变化的效应。可制成各种力矩计，半导体话筒，压力传感器等。主要品种有硅力敏电阻器，硒碲合金力敏电阻器，相对而言， 合金电阻器具有更高灵敏度。

7.6、热敏电阻

热敏电阻器是敏感元件的一类，按照温度系数不同分为正温度系数热敏电阻器(PTC)和负温度系数热敏电阻器(NTC)。热敏电阻器的典型特点是对温度敏感，不同的温度下表现出不同的电阻值。正温度系数热敏电阻器(PTC)在温度越高时电阻值越大，负温度系数热敏电阻器(NTC)在温度越高时电阻值越低，它们同属于半导体器件。