什么是电阻?这篇文章讲全面了!

  什么是电阻?简单来说,电阻就是指电流在电路中所遇到的阻力,或是说指物体对电流的阻碍才能。电阻越大,电流所遭到的阻力就越大,因而电流就越小。反之,电阻越小,电流所遭到的阻力就越小,因而电流就越大。

  任何物体都存在电阻,导体也不例外。大家可能有这样的体验,电饭煲在煮饭的时分,导线会有些许发热,究其缘由就是由于制造导线的铜存在电阻,固然电阻很小,但是在煮饭的大电流状况下仍会耗费局部电能,以热的方式分发出来,如图1-7所示。

  那么电阻是不是尽善尽美呢?当然并非是。正由于有电阻的存在,我们才能够控制电流的大小。为了让电流依照人们的意愿做功,人们创造了电阻器。

  电阻器是限制电流的元件,通常简称为电阻,是一种最根本最常用的电子元件,普遍应用在各种各类电子电路中。

  由于制造资料和构造不同,电阻器有许多品种,常见的有碳膜电阻器、金属膜电阻器、有机实芯电阻器、线绕电阻器、额定抽头电阻器、可变电阻器、滑线式变阻器和片状电阻器等。

  在电子制造中普通常用碳膜或金属膜电阻器。碳膜电阻用具有稳定性较高、高频特性好、负温度系数小、脉冲负荷稳定及本钱低廉等特性,应用普遍。金属膜电阻用具有稳定性高、温度系数小、耐热性能好、噪声很小、工作频率范围宽及体积小等特性,应用也很普遍。

  第一局部用字母R表示电阻器的主称,第二局部用字母表示构成电阻器的资料,第三局部用数字或字母表示电阻器的分类,第四局部用数字表示序号。电阻器型号的意义见表2-1。

  比如,某电阻器型号为RT11,表示这是普通碳膜电阻器。某电阻器型号为RJ71,表示这是精细金属膜电阻器。

  电阻器的特性是对直流和交流厚此薄彼,任何电流经过电阻器都要遭到一定的障碍和限制,并且该电流必然在电阻器上产生电压降,如

  电阻值简称阻值,根本单位是欧姆,简称欧(Ω)。常用单位还有千欧(KΩ)和兆欧(MΩ)。它们之间的换算关系是1MΩ=loookΩ,1kQ-1000Ω。 电阻器上阻值的标示办法有两种。

  一是直标法,行将电pn值直接印刷在电阻器上。例如,在5.1Ω的电阻器上印有“5.1”或“5R1”字样,在6.8kΩ的电阻器有“6.8k”或“6k8”字样,如图2-5所示。

  二是色环法,即在电阻器上印刷4道或5道色环来表示阻值等,阻值的单位为Ω。

  关于4环电阻器,第l、2环表示两位有效数字,第3环表示倍乘数,第4环表示允许偏向,如图2-6所示。 关于5环电阻器,第l、2、3环表示三位有效数字,第4环表示倍乘数,第5环表示允许偏向,如图2-7所示。

  色环普通采用黑、棕、红、橙、黄、绿、蓝、紫、灰、白、金、银12种颜色,它们的意义见表2-2。例如,某电阻器的4道色环依次为“黄、紫、橙、银”,则其阻值为47kΩ,误差为±10%。某电阻器的5道色环依次为“红、黄、黑、橙、金”,则其阻值为240kQ,误差为+5%。

  在电子制造中,选用4环或5环电阻均可。在选频同路、偏置电路等电路中,应尽量选用误差小的电阻,必要时可用欧姆表检测选择。

  额定功率是电阻器的另一主要参数,常用电阻器的功率有1/8W、1/4W、)/2W、1W、2W、5W等,其符号如图2-8所示,大于5W的直接用数字注明。

  运用中应选用额定功率等于或大十电路请求的电阻器。电路图中不作标示的表示该电阻器工作中耗费功率很小,可不用思索。例如,大局部业余电子制造中对电阻器功率都没有请求,这时可选用l/8W或1/4W电阻器。

  电阻,英文名resistance,通常缩写为R,它是导体的一种基本性质,与导体的尺寸、材料、温度有关。欧姆定律说,I=U/R,那么R=U/I,电阻的基本单位是欧姆,用希腊字母“Ω”表示,有这样的定义:导体上加上一伏特电压时,产生一安培电流所对应的阻值。电阻的主要职能就是阻碍电流流过。事实上,“电阻”说的是一种性质,而通常在电子科技类产品中所指的电阻,是指电阻器这样一种元件。师傅对徒弟说:“找一个100欧的电阻来!”,指的就是一个“电阻值”为100欧姆的电阻器,欧姆常简称为欧。表示电阻阻值的常用单位还有千欧(kΩ),兆欧(MΩ)。

  电阻是最容易理解的元件、也是应用最广泛的电子元器件,大约占所有电子元器件的35%。

  1、碳膜电阻器碳膜电阻器是将通过真空髙温热分解的结晶碳沉积在柱形或管形的陶瓷骨架上制成的。用控制碳膜的厚度和刻槽来控制电阻值。碳膜电阻器的外形和结构如图2所示。

  碳膜电阻器有良好的稳定性,负温度系数小,高频特性好,受电压和频率影响较小,噪声电动较小,脉冲负荷稳定,阻值范围宽,制作流程与工艺简单,生产所带来的成本低,所以十分普遍地应用在各种电子科技类产品中。

  金属膜电阻器金属膜电阻器是将金属或合金材料用真空加热蒸发在瓷基体上形成一层薄膜而制成的, 也有采用高温分解、化学沉积和烧渗等方法制作而成的,外形和结构如图3所示。

  金属膜电阻器稳定性和耐热性能好,温度系数小,工作频率范围大,噪声电动势很小,常在 高频电路中使用。

  金属氧化膜电阻器金属氧化膜电阻器是用锡和锑等金属盐溶液(四氯化锡和三氧化锑)喷雾到约为550°C的加热炉内的炽热陶瓷骨架表面上,沉积后而制成的。这种电阻器的导电膜层均匀,膜与骨架基体结合牢固,有些性能优于金属膜电阻器。金属氧化膜电阻器外形如图4所示。普通金属氧化膜电阻器的外形与金属膜电阻器基本相同,其结构多为圆柱形并为轴向式引出线金属氧化膜电阻器

  合成碳膜电阻器是将炭黑、填料和有机粘合剂配成悬浮液,涂复在绝缘骨架上,经加热聚合而成。它的阻值范围高,能够达到10~106 MΩ;额定功率为1/4~5 W;最高工作电压为 35kV。其缺点是抗湿性差,电压稳定性低,频率特性不好,噪声大。这种电阻器不适合用于通用电阻器。这种电阻器一般适用于高压和高阻用电阻器,并常用玻璃壳封装,制成真空兆欧电阻器,用于微电流测试。它的外形如图5所示。

  线绕电阻器是用髙比电阻材料康铜、锰铜或镍铬合金丝缠绕在陶瓷骨架上制作而成的电阻器。这种电阻器有的表面被覆一层玻璃釉,常称作玻璃釉线绕电阻器;有的表面被覆一层保护有机漆或清漆,称为涂漆线绕电阻器;还有的是由没有保护的裸线绕制的,称作裸式线绕电阻器。表面涂敷保护层的线绕电阻器,除了对电阻器起保护作用外,更有助于在工作环境条件变化时保持其阻值的稳定性。线所示。

  (7)敏感电阻。各类敏感电阻,按其信息传输关系可分为缓变型和突变型两种,大范围的应用于检测和自动化控制等技术领域。1)压敏电阻。

  光敏电阻大多是由半导体材料制造成的,它利用半导体的光导电特性使电阻器的阻值随入射光线的强弱发生明显的变化。当入射光线增强时,电阻值明显减小;当入射光线减弱时,阻值显著增大占

  气敏电阻利用某一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。

  阻。力敏电阻是一种阻值随压力变化丽变化的电阻,可制作成各种力矩计、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,合金力敏电阻器具有更高灵敏度。

  6)热敏电阻。热敏电阻的电阻值会随着本体温度的变化呈现出阶跃性的变化,具有半导体特性。热敏电阻按照温度系数的不同分为正温度系数热敏电阻(简称PTC热敏电阻)和负温度系数热敏电阻(简称NTC热敏电阻)o超过一定的温度(居里温度)时,PTC热敏电阻的电阻值随着温度的升高呈阶跃性增高。

  一般情况下,有机高分子PTC热敏电阻适用于过流保护,陶瓷PTC热敏电阻可适用于各种用途。NTC热敏电阻的电阻值随着温度的升高呈阶跃性减小o NTC热敏电阻以锰、钴、镍和铜等金属氧化物为主要材料,采用陶瓷工艺制造而成。温度低时,这些氧化物材料的载流子数目少,所以其电阻值较高;随着温度的升高,载流子数目增加,所以电阻值降低。

  熔断电阻器俗称熔丝电阻器,是一种具有熔断丝及电阻器作用的双功能元件。在正常情况下具有普通电阻器的功能,一旦电路发生故障时,该电阻器因过负荷会在规定的时间内熔断开路,从而起到保护其他电路的作用。熔断电阻器多为灰色,用色环或数字表示电阻值。熔断电陧的熔断时间一般为10So熔断电阻器的常用型号有RF10、RF11、RRD0910.RRD0911等o RF10型表面涂有灰色不燃涂料,其电阻值用色环表示oRF11的阻值用字母表示,也有的只标功率不标阻值。与传统的熔断器和其他保护设施相比,熔断电阻器具有结构相对比较简单、使用起来更便捷、熔断功率小、熔断时间短等优点,大范围的使用在电子设备中。

  磁敏电阻是利用磁电效应能改变电阻器的电阻值的原理制成的,其阻值会随穿过它的磁通量密度的变化而变化。它的显著特点是,在弱磁场中阻值与磁场强度的关系呈平方关系,并有很高的灵敏度。

  电阻器在电路中限制电流的经过,电阻值越大电流越小。如图2-9所示发光二极管电路中,R为限流电阻。从欧姆定律I=U/R可知,当电压U一定时,流过电阻器的电流J与其阻值R成反比。由于限流电阻R的存在,将发光二极管VD的电流限制在10mA,保证VD正常工作。

  熔断电阻器的阻值—般较小,其主要功用还是保险。运用熔断电阻器能够只用一个元件就能同时起到限流和保险作用。

  如图2-22所示为大功率驱动晶体管应用熔断电阻器得例子。电路工作正常时熔断电阻器RF起着限流电阻的作用。一旦负载电路发作过载或者短路,熔断电阻器RF就疾速熔断,起到维护晶体管得作用。

  由于万用表电阻挠普通按中心阻值校准,而其刻度线又是非线性的,因而丈量电阻器应防止表针指在刻度线Ω以下电阻器可选“RXI”挡,100~1000Ω电阻器可选“RX10”挡,1~10kΩ电阻器可选“RX100”挡,10~100KΩ,电阻器可选“RXlk挡,lOOkΩ,以上电阻器可选“RXlOk”挡。

  测量挡位选定后,还需对万用表电阻挠停止校零。如图2-24所示将万用表两表笔相互短接,转动“调零”旋钮使表针指向电阻刻度的“0”位(满度)。需求特别留意的是丈量中每改换一次挡位,均应重新对该挡停止校零。

  端电压与电流有确定函数关系,体现电能转化为别的形式能力的二端器件,用字母R来表示,单位为欧姆Ω。实际器件如灯泡,电热丝,电阻器等均可表示为电阻器元件。电涡流位移传感器商家产品资料显示电阻元件的电阻值大小一般与温度,材料,长度,还有横截面积有关,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℃时电阻值发生明显的变化的百分数。电阻的主要物理特征是变电能为热能,也可说它是一个耗能元件,电流经过它就产生内能。电阻在电路中通常起分压、分流的作用。对信号来说,交流与直流信号都能够最终靠电阻。

  小功率电阻器通常为封装在塑料外壳中的碳膜构成,而大功率的电阻器通常为绕线电阻器,通过将大电阻率的金属丝绕在瓷心上而制成。如果一个电阻器的电阻值接近零欧姆(例如,两个点之间的大截面导线),则该电阻器对电流没有阻碍作用,并联这种电阻器的回路被短路,电流无限大。如果一个电阻器具有无限大的或很大的电阻,则串接该电阻器的回路可看作开路,电流为零。

  工业中常用的电阻器介于两种极端情况之间,它具有一定的电阻,可通过一定的电流,但电流不像短路时那样大。电阻器的限流作用类似于接在两根大直径管子之间的小直径管子限制水流量的作用。电阻,英文名resistance,通常缩写为R,它是导体的一种基本性质,与导体的尺寸、材料、温度有关。欧姆定律说,I=U/R,那么R=U/I,电阻的基本单位是欧姆,用希腊字母“Ω”表示,有这样的定义:导体上加上一伏特电压时,产生一安培电流所对应的阻值。电阻的主要职能就是阻碍电流流过。事实上,“电阻”说的是一种性质,而通常在电子科技类产品中所指的电阻,是指电阻器这样一种元件。欧姆常简称为欧。表示电阻阻值的常用单位还有千欧(kΩ),兆欧(MΩ),毫欧(m Ω)。

  碳膜电阻主要是在陶瓷棒上形成一层碳混合物膜,例如直接涂一层,碳膜的厚度和其中碳浓度能控制电阻的大小;为了更加精确的控制电阻,可以在碳膜上加工出螺旋沟槽,螺旋越多电阻越大;最后加金属引线,树脂封装成型。碳膜电阻的工艺更为复杂一点,可以做精密电阻,但由于碳质的原因,还是温度特性不太好。

  与碳膜电阻结构类似,金属膜电阻主要是利用真空沉积技术在陶瓷棒上形成一层镍铬合金镀膜,然后在镀膜上加工出螺旋沟槽来精确控制电阻。金属膜电阻可以说是性能比较好的电阻,精度高,可以做E192系列,然后温度特性好,噪声低,更稳定。金属膜电阻是是用镍铬或类似的合金真空电镀技术,着膜于白瓷棒表面,经过切割调试阻值,以达到最终要求的精密阻值。金属膜电阻器提供广泛的阻值范围,有着精密阻值,公差范围小的特性。亦可应用于金属膜保险丝电阻器。而碳膜电阻是 目前电子、电器、资讯产品使用量最大,价格最便宜,品质稳定性信赖度高。其是从高温真空中分离出有机物之碳,紧密附着于瓷棒表面之碳膜体,而加以适当 之接头后切割调适而成,并在其表面涂上环氧树脂密封以保护。碳膜电阻从外观上,金属膜的为五个环(1%),碳膜的为四环(5%)。金属膜的为蓝色,碳膜的 为土黄色或是其他的色。

  与金属膜电阻结构类似,金属氧化物膜主要是在陶瓷棒形成一层锡氧化物膜,为增加电阻,可以在锡氧化物膜上加一层锑氧化物膜,然后在氧化物膜上加工出螺旋沟槽来精确控制电阻。金属氧化物膜电阻最大的优势就是耐高温。

  金属箔电阻是通过真空熔炼形成镍铬合金,然后通过滚碾的方式制作成金属箔,再将金属箔黏合在氧化铝陶瓷基底上,再通过光刻工艺来控制金属箔的形状,从而控制电阻。金属箔电阻是目前性能能控制到最好的电阻。

  厚膜电阻采用的丝网印刷法,就是再陶瓷基底上贴一层钯化银电极,然后在电极之间印刷一层二氧化钌作为电阻体。厚膜电阻的电阻膜通常比较厚,大约100微米。具体工艺流程如下图所示。>

  厚膜电阻是目前应用最多的电阻,价格实惠公道,容差有5%和1%,绝大多数产品中使用的都是5%和1%的片状厚膜电阻。

  薄膜电阻就是氧化铝陶瓷基底上通过真空沉积形成镍化铬薄膜,通常只有0.1um厚,只有厚膜电阻的千分之一,然后通过光刻工艺将薄膜蚀刻成一定的形状。Thin Film工艺在此前电容和电感的文章中已经提到过多次了,光刻工艺十分精确,能形成复杂的形状,因此,薄膜电容的性能能控制的很好。>

  两者的最大区别是:首先当然是膜厚的区别,厚膜电阻的膜厚通常大于10μm,而薄膜电阻通常小于10μm,而且大多更是小于1μm; 其次是制造工艺的区别,厚膜电阻通常是采用丝网印刷工艺制作而成,薄膜电阻采用的是真空蒸发、磁控溅射等工艺方法将具有一定电阻率的材料蒸镀于绝缘材料表面制成电阻器。再有就是厚膜电阻一般精度不如薄膜电阻高,厚膜电阻常见精度是10%,5%,1%等,而薄膜电阻精度可达到0.1%、0.01%等;同时,在温度系数上,厚膜电阻通常较大,而薄膜电阻的温度系数能做到非常低,如5PPM/℃,10 PPM/℃等,因此薄膜电阻的阻值随气温变化小,更稳定可靠。

  综上所述,薄膜电阻具有更多的优点,价格也相对贵些,常用于各类仪器仪表,医疗器械,电源,电力设备,电子数码产品等。在电阻选型时,当然不能盲目的选择最贵的,而是结合实际需要选择合适的,当温度系数和精度要求高时,就使用薄膜工艺的电阻,如果是一般要求就可使用厚膜工艺的。

  2.2.2 敏感电阻敏感电阻是一类敏感元件,这类电阻大都对某种物理条件很敏感,该物理条件一变化,电阻值就会随着变化,通常可以用作传感器, 例如光敏电阻、湿敏电阻、磁敏电阻等等。在电路设计应用比较多的应该是热敏电阻和压敏电阻,常用作保护器件。

  陶瓷PTC,其电阻材料是一种多晶体陶瓷,是碳酸钡、二氧化钛等多种材料的混合物烧结而成。PTC温度系数具有很强的非线性,当温度超过一定阈值时电阻会变得很大,相当于断路,从而能够起到短路和过流保护的作用。同时还有负温度系数电阻,即NTC。

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