元器件—电阻

1、原理

电阻选型参数:阻值、封装尺寸、额定功率、精度(电源)、噪声和稳定性。

电阻分类:

a、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。

b、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。

c、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。

d、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。

详细分类:普通电阻、排阻、采样电阻、压敏电阻、可调电阻、保险电阻 、特殊电阻:NTC热敏电阻、PTC热敏电阻、压敏电阻等。

串联电阻,阻值越大功率越高,并联电阻,阻值越大功率越小。

封装与电阻额定功率的关系:封装越大,额定功率越大。

零欧电阻:

• 零欧电阻相当于很窄的电流通路,能够有效地限制环路电流,使噪声得到抑制。

• 电阻在所有频带上都有衰减作用(零欧电阻也有阻抗),这点比磁珠强。

• 0402 0.04英寸、0.02英寸 越小功率越低 耐压值低。

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温度与电阻的关系:超过一定温度随着温度的升高,阻值逐渐下降。

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电阻选择的原则:需要计算电阻上承担的功率,并选择相应功率电阻的封装。

特殊电阻:检流电阻——通常用来监测电流的

检流电阻特点:阻值低(mΩ级)、承受电流大(封装不会太小)

缺点:承受电流有限。

<注意:布局和布线要注意,走线上的阻抗已经高于本身的阻抗,会在系统中引入额外的测量误差,甚至可能湮没掉需要检测的电流信号。>

2、作用及用途

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 ①、在电路中起分压作用

          串联电路中电流处处相等,总电压等于各负载电压之和

          应用:当一个电压太高时,可以用两个电阻构成分压电路,这种电阻在电路中称为分压电阻

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  ②、在电路中起分流作用

        并联电路中的电压处处相等,总电流等于各支路电流之和

        应用:当一个电流太高时,可以用一只电阻与之并联,这种电阻在电路中称为分流电阻

  ③、在电路中起阻尼作用

        应用:在LC谐振电路中接入电阻R1,可以降低Q值,起阻尼作用,这种电阻在电路中一般称为阻尼电阻。

④、与电容并联起(滤波、降压、移相等) 作用

滤波:

        电容的特性是两端的电压不能发生突变,具有阻碍电压变化率的特性,利用这一点可以实现滤波作用,起到输出信号的平滑作用。

        在电阻两端并联一个电容,可以起到滤波作用,使输出较为平滑,不会出现太大的波动。

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移相 :

        在设计运算放大电路时,我们会在其反馈端的反馈电阻上并联一个电容。 电阻起到放大倍数的调节作用,并与电容并联构成低通滤波器的作用和相位补偿的作用,防止增加零点出现自激。

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 降压:

        RC阻容降压是一种常用的低成本的降压方式,电路简单,多用在小功率的设备中。 该电路的关键元器件就是电阻和电容。

        电容起到降压作用,而电阻起到放电作用,给回路构成了一条泄放回路,断电后防止对人体构成伤害。

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 对于电子电路: 电阻的两端并联一个电容,为了减小对高频信号的阻抗,相当于微分,这样信号上升速度加快,用于提高响应速度;电容一端接电阻,一端接地,则相反,滤去高频,相当于积分,用于滤波。 最典型的应用就是放大电路中的高低音频控制。

 对于电力电路: 不管RC串联还是并联,电容的作用都是一样的,电容的作用就是防止电压突变,吸收尖峰状态的过电压,串联的电阻起阻尼作用,电阻消耗过电压的能量,从而抑制电路的振荡。并联的电阻吸收电容的电能,防止电容的放电电流过大,避免对与之并联的器件(如晶闸管)造成损坏。 最典型的应用就是防止操作过电压。

 ⑤、在电路中起负反馈作用

电阻器可以构成多种形式的负反馈电路,电路中的电阻R1构成了一种负反馈电路的反馈支路,这种电阻在电路中一般称为反馈电阻。

3、主要特性及参数

特性

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。

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。

参数

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 D F G J K  ----- 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。

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%

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4、常用电阻

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。

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

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。

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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。

a、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。

b、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。

c、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。光线越强电阻值越低

d、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。

e、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。

f、热敏电阻

热敏电阻是敏感元件的一类,其电阻值会随着热敏电阻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)。

正温度热敏电阻(PTC Thermistor)

功率型NTC热敏电阻

补偿型NTC热敏电阻

测温型NTC热敏电阻

5、电阻的失效

  1. 金属膜电阻:开路80~91.9%;参数漂移8.1~20%。
  2. 碳膜电阻:开路80~83.4%;参数漂移16.6%。
  3. 精密线绕电阻:开路70~97%;参数漂移3~5%。
  4. 功率线饶电阻:开路97.1%;参数漂移2.9%。
  5. 热敏电阻:开路95%;其他5%。

由以上可以看出,电阻失效主要是开路,所以不会对电路 其它部分或元器件造成损坏贴片电阻使用时应注意:

 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。可以是线性,也可以是非线性的。

烙铁头要尖细,直径小于3mm,烙铁加温度在219~240 219~240摄氏度,烙铁头不要直接接触陶瓷基片,否则容易损坏电阻。

参考文章:(转)电阻在电路中的十二种作用_s496729028的博客-CSDN博客_电阻在电路中的作用 、电阻中联分压电路的计算_pointer_lu的博客-CSDN博客_电阻分压计算公式、模电——电阻与电容并联作用_凉风丶-CSDN博客、超详细的元器件分类大全—电阻、电容、电感_wusuowei1010的博客-CSDN博客_电容 电感

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