快速了解电阻

电阻器是所有电子元件中最基本、最常用的元件，人们几乎认为电阻器是理所当然的，但它们在电路中起着至关重要的作用。

1、概述

有许多不同类型的电阻器可供电子制造商选择，从非常小的表面贴装片式电阻器到大型线绕功率电阻器。

电气或电子电路中电阻器的主要作用是通过使用组成电阻器的导电材料类型来“抵抗”（因此称为电阻器）、调节或设置流过它们的电子（电流）。 电阻器还可以以各种串联和并联组合连接在一起，形成电阻器网络，可以充当电路内的电压降器、分压器或电流限制器。

电阻器被称为“无源器件”，即它们不包含功率源或放大源，而仅衰减或减少通过它们的电压或电流信号。 这种衰减导致电能以热的形式损失，因为电阻器阻止电子流过它。

那么电阻两端之间需要有电位差，电流才能流动。 这种电势差平衡了能量损失。 当用于直流电路时，当电路电流流过电阻器时，在端子上测量电势差（也称为电阻器电压降）。

大多数类型的电阻器都是线性器件，当电流流过它们时，它们会在自身上产生压降，因为它们遵循欧姆定律，并且不同的电阻值会产生不同的电流或电压值。 这在电子电路中非常有用，通过控制或减少电子电路中产生的电流或电压，我们可以生产电压到电流和电流到电压转换器。

电阻器有数千种不同类型，并且以各种形式生产，因为它们的特殊特性和精度适合某些应用领域，例如高稳定性、高电压、高电流等，或者用作通用电阻器，其中它们的 特征问题不大。

与不起眼的电阻相关的一些共同特征是： 温度系数、电压系数、噪声、频率响应、功率以及电阻器的额定温度、物理尺寸和可靠性。

在所有电气和电子电路图和原理图中，固定值电阻器最常用的符号是“之字形”线，其电阻值以欧姆、Ω 为单位。 电阻器具有固定电阻值，从小于一欧姆（<1Ω）到远高于数千万欧姆（>10MΩ）。

固定电阻器只有一个单一的电阻值，例如 100Ω，但可变电阻器（电位计）可以提供零到最大值之间的无限多个电阻值。

标准电阻符号

所有现代固定值电阻器均可分为四大类：

• 碳成分电阻器 – 由碳粉或石墨糊制成，低瓦数
• 薄膜或金属陶瓷电阻器 – 由导电金属氧化物浆料制成，瓦数值非常低
• 绕线电阻器 – 用于散热器安装的金属体，额定功率非常高
• 半导体电阻器 – 高频/精密表面贴装薄膜技术

有多种固定和可变电阻器类型可供选择，每组都有不同的结构风格，每种电阻器与其他电阻器相比都有自己的特点、优点和缺点。 包含所有类型将使本节变得非常大，因此我将其限制为最常用且易于获得的通用类型的电阻器。

2、电阻器的组成类型

碳电阻器是最常见的复合电阻器类型。 碳电阻器是一种用于电气和电子电路的廉价通用电阻器。 它们的电阻元件由精细研磨的碳粉或石墨（类似于铅笔芯）和非导电陶瓷（粘土）粉末的混合物制成，以将其粘合在一起。

碳粉与陶瓷（导体与绝缘体）的比例决定了混合物的总电阻值，碳的比例越高，总电阻越低。 将混合物模制成圆柱形，两端附有金属线或引线，以提供如图所示的电气连接，然后涂上外部绝缘材料和颜色编码标记以表示其电阻值。

2.1 碳电阻器

碳复合电阻器是一种中低功率电阻器，具有低电感，非常适合高频应用，但它们在热时也会受到噪声和稳定性的影响。 碳复合电阻器通常以“CR”符号为前缀（例如 CR10kΩ ），并提供 E6（±20% 容差（精度））、E12（±10% 容差）和 E24（±5% 容差）封装，带功率 额定功率从 0.250 或 1/4 瓦到高达 5 瓦。

碳复合电阻类型的制造成本非常低廉，因此常用于电路中。 然而，由于其制造工艺，碳型电阻器具有非常大的公差，因此为了获得更高精度和高阻值的电阻，可以使用薄膜型电阻器。

2.2 薄膜电阻器

通用术语“薄膜电阻器”包括金属膜、碳膜和金属氧化膜电阻器类型，这些电阻器通常通过在绝缘陶瓷棒上沉积纯金属（例如镍）或氧化膜（例如氧化锡）而制成 或基材。

电阻器的电阻值是通过增加所需的沉积膜厚度来控制的，因此被称为“厚膜电阻器”或“薄膜电阻器”。

沉积后，使用激光在该薄膜上切割出高精度的螺旋槽型图案。 薄膜的切割具有增加导电或电阻路径的效果，有点像将很长的直导线形成线圈。

与更简单的碳成分类型相比，这种制造方法允许电阻器的公差更接近（1% 或更小）。 电阻器的容差是首选值（即 100 欧姆）与其实际制造值（即 103.6 欧姆）之间的差值，并以百分比表示，例如 5%、10% 等，在我们的示例中，实际值是 公差为3.6%。 与其他类型相比，薄膜型电阻器还具有更高的最大欧姆值，并且可提供超过 10MΩ（1000 万欧姆）的值。

薄膜电阻

金属膜电阻器比碳电阻器具有更好的温度稳定性、更低的噪声，并且通常更适合高频或射频应用。 金属氧化物电阻器比同等金属膜电阻器具有更好的高浪涌电流能力和更高的额定温度。

另一种通常称为厚膜电阻器的薄膜电阻器是通过将更厚的陶瓷和金属导电浆料（称为金属陶瓷）沉积到氧化铝陶瓷基板上来制造的。 金属陶瓷电阻器具有与金属膜电阻器相似的特性，通常用于制造小型表面贴装片式电阻器、PCB 和高频电阻器的同一封装中的多电阻器网络。 它们具有良好的温度稳定性、低噪声、良好的额定电压和低浪涌电流特性。

金属膜电阻器以“MFR”符号（例如，MFR100kΩ）为前缀，碳膜类型以 CF 为前缀。 金属膜电阻器有 E24（±5% 和 ±2% 容差）、E96（±1% 容差）和 E192（±0.5%、±0.25% 和 ±0.1% 容差）封装，额定功率为 0.05（1/ 20th）一瓦至 1/2 瓦。 一般来说，薄膜电阻器，尤其是金属膜电阻器是精密低功耗元件。

2.3 绕线电阻器

另一种类型的电阻器称为线绕电阻器，是通过将细金属合金线（镍铬合金线）或类似线材以类似于上述薄膜电阻器的螺旋形式缠绕在绝缘陶瓷成型体上制成的。

由于线规和前者可能的匝数，这些类型的电阻器通常只能提供非常低欧姆的高精度值（从 0.01Ω 到 100kΩ），这使得它们非常适合用于测量电路和惠斯通电桥类型应用 。

它们还能够比相同欧姆值的其他电阻器处理更高的电流，额定功率超过 300 瓦。 这些高功率电阻器被模制或压入铝制散热器主体中，并附有翅片，以增加其整体表面积，从而促进热量损失和冷却。

这些特殊类型的电阻器被称为“底盘安装电阻器”，因为它们被设计为物理安装在散热器或金属板上，以进一步散发产生的热量。 将电阻器安装到散热器上进一步提高了它们的载流能力。

另一种类型的线绕电阻器是功率线绕电阻器。 这些是高温、高功率无感电阻器类型，通常涂有玻璃或玻璃环氧瓷漆，用于电阻组或直流电机/伺服控制和动态制动应用。 它们甚至可以用作低瓦数空间或橱柜加热器。

无感电阻丝缠绕在覆盖有云母的陶瓷或瓷管上，以防止合金丝受热时移动。 线绕电阻器有多种电阻和额定功率可供选择，功率线绕电阻器的主要用途之一是电火的电加热元件，它将流过它的电流转换成热量，每个元件消耗高达 1000 瓦的功率，（ 1kW）的能量。

由于标准线绕电阻器的导线在电阻器体内缠绕成线圈，因此它的作用就像电感器，导致它们具有电感和电阻。 这会通过在高频下产生相移（尤其是在较大尺寸的电阻器中）来影响电阻器在交流电路中的行为方式。 电阻器和引线中实际电阻路径的长度与“表观”直流电阻串联产生电感，从而形成 $Z$ 欧姆的整体阻抗路径。

阻抗 ($Z$) 是电阻 ($R$) 和电感 ($X$) 的综合效应，以欧姆为单位测量，对于串联交流电路，其给出如下：$Z_2=R_2+X_2$。

当用于交流电路时，该电感值随频率而变化（感抗，$X_L=2\pi fL$），因此电阻器的总值会变化。 感抗随频率而增加，但在直流（零频率）下为零。 然后，线绕电阻器不得设计或用于电阻器上的频率变化的交流或放大器类型电路中。 然而，也可以使用特殊的无感线绕电阻器。

线绕电阻

线绕电阻器类型以“WH”或“W”符号为前缀（例如 WH10Ω），可采用 WH 铝包层封装（±1%、±2%、±5% 和 ±10% 公差）或 W 玻璃封装。 漆包封装（±1%、±2% 和 ±5% 容差），额定功率从 1W 到 300W 或更高。

3、总结

总而言之，有许多不同类型的电阻器可供选择，从低成本、大公差、通用碳型电阻器到低公差、高成本、精密薄膜电阻器以及高功率、线绕陶瓷电阻器。 电阻器调节、阻止或设置通过特定路径的电流，或者它可以在电路中施加电压降低。

电阻器的电阻值及其限制电流的能力以欧姆 (Ω) 为单位进行测量，范围从小于一欧姆到数百万欧姆（兆欧姆）。 电阻器可以是固定值，例如：100 欧姆 (100Ω)，也可以是可变值，如 0 至 100Ω。

无论电源频率从直流到非常高的频率如何，电阻器始终具有相同的电阻值，并且所有电阻器都有一个共同点，它们在电路中以欧姆为单位的电阻值本质上始终为正，绝不会为负。

电阻器在电气或电子电路中的用途和应用是广泛且多样的，几乎所有设计的电子电路都使用一种或多种类型的电阻器。 电阻器通常用于限流、为双极晶体管等半导体器件提供适当的控制电压、保护 LED 或其他半导体器件免受过电流损坏，以及调整或限制音频或滤波器电路中的频率响应等用途。 。

在数字电路中，不同类型的电阻器可用于上拉或下拉数字逻辑芯片输入引脚处的电压，或者通过串联放置两个电阻器以创建分压器网络来控制电路中某个点的电压 ，这个列表是无穷无尽的！

在下一篇关于电阻器的文章中，我们将了解识别不同类型固定电阻器电阻值的不同方法，最常见的识别方法是使用电阻器主体周围的颜色代码和色带。