电阻

  电阻,物质对电流的阻碍作用就叫该物质的电阻。电阻小的物质称为电导体,简称导体。电阻大的物质称为电绝缘体,简称绝缘体。导体对电流的阻碍作用就叫导体的电阻。电阻(Resistor)是所有电子电路中使用最多的元件。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,交流与直流信号都可以通过电阻。  

概述

电阻
电阻
  电阻都有一定的阻值,它代表这个电阻对电流流动阻挡力的大小。电阻的单位是欧姆,用符号“Ω”表示。欧姆是这样定义的:当在一个电阻器的两端加上1伏特的电压时,如果在这个电阻器中有1安培的电流通过,则这个它与其它元件一起构成一些功能电路,如RC电路等。
  电阻是一个线性元件。说它是线性元件,是因为通过实验发现,在一定条件下,流经一个电阻的电流与电阻两端的电压成正比——即它是符合欧姆定律:I=U/R
  常见的碳膜电阻或金属膜电阻器在温度恒定,且电压和电流值限制在额定条件之内时,可用线性电阻器来模拟。如果电压或电流值超过规定值,电阻器将因过热而不遵从欧姆定律,甚至还会被烧毁。线性电阻的工作电压与电流的关系。
  电阻的种类很多,通常分为碳膜电阻,金属电阻,线绕电阻等:它又包含固定电阻与可变电阻,光敏电阻,压敏电阻,热敏电阻等。但不管电阻是什么种类,它都有一个基本的表示字母“R”。
  电阻的单位用欧姆(Ω)表示。它包括?Ω(欧姆), KΩ(千欧), MΩ(兆欧)。其换算关系为:
  1MΩ=1000KΩ ,      1KΩ=1000Ω。
  电阻的阻值标法通常有色环法,数字法。色环法在一般的的电阻上比较常见。由于手机电路中的电阻一般比较小,很少被标上阻值,即使有,一般也采用数字法,即:
  101——表示100Ω的电阻;   102——表示1KΩ的电阻;   103——表示10KΩ的电阻;   104——表示100KΩ的电阻;    105——表示1MΩ的电阻;     106——表示10MΩ的电阻。
  如果一个电阻上标为223,则这个电阻为22KΩ。电阻在手机机板上一般的外观示意图如图5所示,其两端为银白色,中间大部分为黑色。
  通常来说,使用万用表可以很容易判断出电阻的好坏:将万用表调节在电阻挡的合适挡位,并将万用表的两个表笔放在电阻的两端,就可以从万用表上读出电阻的阻值。应注意的是,测试电阻时手不能接触到表笔的金属部分。但在实际手机维修中,很少出现电阻损坏,除少数机型的一些电阻外,也很少去关心电阻的阻值。着重注意的是电阻是否虚焊,脱焊。  

电阻分类

·按阻值特性

  固定电阻、可调电阻、特种电阻(敏感电阻) .
  不能调节的,我们称之为定值电阻或固定电阻,而可以调节的,我们称之为可调电阻.常见的可调电阻是滑动变阻器,例如收音机音量调节的装置是个圆形的滑动变阻器,主要应用于电压分配的,我们称之为电位器.  

·按制造材料

  碳膜电阻、金属膜电阻、线绕电阻,无感电阻,薄膜电阻等.
  薄膜电阻
  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:
  碳膜电阻器
  碳膜电阻(碳薄膜电阻)为最早期也最普遍使用的电阻器,利用真空喷涂技术在瓷棒上面喷涂一层碳膜,再将碳膜外层加工切割成螺旋纹状,依照螺旋纹的多寡来定其电阻值,螺旋纹愈多时表示电阻值愈大。最后在外层涂上环氧树脂密封保护而成。其阻值误差虽然较金属皮膜电阻高,但由于价钱便宜。碳膜电阻器仍广泛应用在各类产品上,是目前电子,电器,设备,资讯产品之最基本零组件。
  金属膜电阻器
  金属膜电阻(金属拍摄电阻)同样利用真空喷涂技术在瓷棒上面喷涂,只是将炭膜换成金属膜(如镍铬) ,并在金属膜车上螺旋纹做出不同阻值,并且于瓷棒两端镀上贵金属。虽然它较碳膜电阻器贵,但低杂音,稳定,受温度影响小,精确度高成了它的优势。因此被广泛应用于高级音响器材,电脑,仪表,国防及太空设备等方面。
电阻
电阻
  金属氧化膜电阻器
  某些仪器或装置需要长期在高温的环境下操作,使用一般的电阻会未能保持其安定性。在这种情况下可使用金属氧化膜电阻(金属氧
  化物薄膜电阻器) ,它是利用高温燃烧技术于高热传导的瓷棒上面烧附一层金属氧化薄膜(用锡和锡的化合物喷制成溶液,经喷雾送入500~500℃的恒温炉,涂覆在旋转的陶瓷基体上而形成的。材料也可以氧化锌等) ,并在金属氧化薄膜车上螺旋纹做出不同阻值,然后于外层喷涂不燃性涂料。其性能与金属膜电阻器类似,但电阻值范围窄。它能够在高温下仍保持其安定性,其典型的特点是金属氧化膜与陶瓷基体结合的更牢,电阻皮膜负载之电力亦较高。耐酸碱能力强,抗盐雾,因而适用于在恶劣的环境下工作。它还兼备低杂音,稳定,高频特性好的优点。
  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。
  绕线电阻
  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。
  方形线绕电阻
  方形线绕电阻(钢丝缠绕电阻)又俗称为水泥电组,采用镍,铬,铁等电阻较大的合金电阻线绕在无碱性耐热瓷件上,外面加上耐热,耐湿,无腐蚀之材料保护而成,再把绕线电阻体放入瓷器框内,用特殊不燃性耐热水泥充填密封而成。而不燃性涂装线绕电阻的差别只是外层涂装改由矽利康树脂或不燃性涂料。它们的优点是阻值精确,低杂音,有良好散热及可以承受甚大的功率消耗,大多使用于放大器功率级部份。缺点是阻值不大,成本较高,亦因存在电感不适宜在高频的电路中使用。
  实芯碳质电阻
  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。 并在制造时植入导线。电阻值的大小是根据碳粉的比例及碳棒的粗细长短而定。
  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。
  金属玻璃铀电阻
  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。
  贴片电阻SMT
  贴片电阻(片式电阻)是金属玻璃铀电阻的一种形式,它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,特点是体积小,精度高,稳定性和高频性能好,适用于高精密电子产品的基板中。而贴片排阻则是将多个相同阻值的贴片电阻制作成一颗贴片电阻,目的是可有效地限制元件数量,减少制造成本和缩小电路板的面积。
  无感电阻
  无感电阻常用于做负载,用于吸收产品使用过程中产生的不需要的电量,或起到缓冲,制动的作用,此类电阻常称为JEPSUN制动电阻或捷比信负载电阻。 

·按安装方式

  插件电阻、贴片电阻。  

·按功能分

  负载电阻,采样电阻,分流电阻,保护电阻等。  

主要参数

·基本规定

  1、标称阻值:标称在电阻器上的电阻值称为标称值。单位:Ω、kΩ、MΩ。标称值是根据国家制定的标准系列标注的,不是生产者任意标定的。不是所有阻值的电阻器都存在。
电阻
电阻
  2、允许误差:电阻器的实际阻值对于标称值的最大允许偏差范围称为允许误差。误差代码:F 、 G 、 J、 K… (常见的误差范围是:0.01%,0.05%,0.1%,0.5%,0.25%,1%,2%,5% 等)。
  3、额定功率:指在规定的环境温度下,假设周围空气不流通,在长期连续工作而不损坏或基本不改变电阻器性能的情况下,电阻器上允许的消耗功率。常见的有1/16W 、 1/8W 、 1/4W 、 1/2W 、 1W 、 2W 、 5W 、10W 。
  4、温度系数:±ppm/℃,即单位温度引起的电阻值的变化。ppm(Part Per Million)表示百万分之几,比如:标称阻值为1k的电阻,温度系数为±100ppm/℃,意为温度变化一摄氏度,电阻值的变化为1k±0.1Ω,变化100℃,阻值变化为1k±10Ω,精度非常高了。电阻的温度系数精密级的在几十ppm,普通的是200~250ppm,最差的也不过500ppm。 

·阻值和误差的标注方法

  1、直标法—将电阻器的主要参数和技术性能用数字或字母直接标注在电阻体上。
  eg:5.1k Ω 5% 5.1k Ω J
  2、文字符号法—将文字、数字两者有规律组合起来表示电阻器的主要参数。 eg: 0.1Ω=Ω1=0R1, 3.3Ω=3Ω3=3R3,3K3=3.3KΩ
  3、色标法—用不同颜色的色环来表示电阻器的阻值及误差等级。普通电阻一般有4环表示,精密电阻用5环。 数码法。
  用三位数字表示元件的标称值。从左至右,前两位表示有效数位,第三位表示10^n(n=0~8)。当n=9时为特例,表示10^(-1)。
  0-10欧带小数点电阻值表示为XRX,RXX. eg :
  471=470Ω 105=1M 2R2=2.2Ω
  塑料电阻器的103表示10*10^3=10k。片状电阻多用数码法标示,如512表示5.1kΩ。电容上数码标示479为47*10^(-1)=4.7pF。而标志是0或000的电阻器,表示是跳线,阻值为0Ω。数码法标示时,电阻单位为欧姆,电容单位为pF,电感一般不用数码标示。  

·色环电阻第一环的确定

  1、四环电阻
  因表示误差的色环只有金色或银色,色环中的金色或银色环一定是第四环。
电阻
电阻
  2、五环电阻:此为精密电阻。
  (1)从阻值范围判断:因为一般电阻范围是0-10M,如果读出的阻值超过这个范围,可能是第一环选错了。(2)从误差环的颜色判断:表示误差的色环颜色有银、金、紫、蓝、绿、红、棕。如里靠近电阻器端头的色环不是误差颜色,则可确定为第一环。  

·识别色环电阻的阻值

  电子产品广泛采用色环电阻,其优点是在装配、调试和修理过程中,不用拨动元件,即可在任意角度看清色环,读出阻值,使用方便。一个电阻色环由4部分组成(不包括精密电阻)。
  四个色环的其中第一、二环分别代表阻值的前两位数;第三环代表10的幂;第四环代表误差。  

电路电阻

  串联电路
  在串联电路中,在干路(主路)上的电阻等于在各支路(分路)上的电阻之和R=R’+R”……
  并联电路
  在并联电路中,在干路上的电阻的倒数等于在各支路上的电阻的倒数之和
  1/R=1/R’+1/R”……

电阻元件

  电阻元件是对电流呈现阻碍作用的耗能元件,例如灯泡、电热炉等电器。电阻定律:R=ρL/S
  ρ——制成电阻的材料电阻率,国际单位制为欧姆?米(Ω?m) ;
  L——绕制成电阻的导线长度,国际单位制为米(m);
  S ——绕制成电阻的导线横截面积,国际单位制为平方米(㎡) ;
  R ——电阻值,国际单位制为欧姆(Ω)。
  ρ叫电阻率:某种材料制成的长1米、横截面积是1平方毫米的导线的电阻,叫做这种材料的电阻率。是描述材料性质的物理量。国际单位制中,电阻率的单位是欧姆?米,常用单位是欧姆?平方毫米/米。与导体长度L,横截面积S无关,只与物体的材料和温度有关,有些材料的电阻率随着温度的升高而增大,有些反之。
  电阻与温度的关系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°C时电阻值发生变化的百分数。如果设任一电阻元件在温度t1时的电阻值为R1,当温度升高到t2时电阻值为R2,则该电阻在t1 ~ t2温度范围内的(平均)温度系数为如果R2 > R1,则 a > 0,将R称为正温度系数电阻,即电阻值随着温度的升高而增大;如果R2 < R1,则 a < 0,将R称为负温度系数电阻,即电阻值随着温度的升高而减小。显然 a 的绝对值越大,表明电阻受温度的影响也越大。R2 = R1[1 + a(t2-t1)]。 

电阻率计算

  物体电阻计算公式:R=ρL/S,其中,L为物体长度,S为物体的横截面积,比例系数ρ叫做物体的电阻系数或是电阻率,它与物体的材料有关,在数值上等于单位长度、单位面积的物体在20℃时所具有的电阻值。因此,电阻与四个因素有关:导体的长度、横截面积、种类(材料)和温度。
  电阻率与温度的具体关系为:ρ=ρ0(1+αt),其中ρ0为零度时导体的电阻率,α为导体的温度系数。
  R=1/G, 其中G为物体电导,导体的电阻越小,电导就越大,数值上等于电阻的倒数。单位是西门子,简称西,符号s。
  初中要求掌握的影响电阻的因素:
  导体的长度、材料相同时,横截面积越大,电阻越小;
  导体的横截面积、材料相同时,长度越长,电阻越大;
  导体的横截面积、长度相同时,导体的材料不同,电阻大小不同。
  大多数金属的电阻随温度的升高而增大。
  常见导体的电阻率
  材料 20℃时的电阻率 (&micro;Ω? m)
金属氧化膜电阻
金属氧化膜电阻
  银 0.016
  铜 0.0172
  金 0.022
  铝 0.029
  锌 0.059
  铁 0.0978
  铅 0.206
  汞 0.958
  碳 25
  康铜(54%铜,46%镍) 0.50
  锰铜(86%铜,12%锰,2%镍) 0.43
  照明灯泡 (工作) 100~2000 

选用常识

  正确选有电阻器的阻值和误差
  阻值选用:原则是所用电阻器的标称阻值与所需电阻器阻值差值越小越好。
  误差选用:时间常数RC电路所需电阻器的误差尽量小。一般可选5%以内.对退耦电路,反馈电路滤波电路负载电路对误差要求不太高.可选10%-20%的电阻器。
  注意电阻器的极限参数
  额定电压:当实际电压超过额定电压时,即便满足功率要求,电阻器也会被击穿损坏。
  额定功率:所选电阻器的额定功率应大于实际承受功率的两倍以上才能保证电阻器在电路中长期工作的可靠性。
  要首选通用型电阻器
  通用型电阻器种类较多、规格齐全、生产批量大,且阻值范围、外观形状、体积大小都有挑选的余地,便于采购、维修。
  根据电路特点选用
  高频电路:分布参数越小越好,应选用金属膜电阻、金属氧化膜电阻等高频电阻。
  低频电路:绕线电阻、碳膜电阻都适用。
  功率放大电路、偏置电路、取样电路:电路对稳定性要求比较高,应选温度系数小的电阻器。
方形线绕电阻
方形线绕电阻
  退耦电路、滤波电路:对阻值变化没有严格要求,任何类电阻器都适用。
  根据电路板大小选用电阻
  敏感电阻器常识
  1、热敏电阻
  是一种对温度极为敏感的电阻器。分为正温度系数和负温度系数电阻器。选用时不仅要注意其额定功率、最大工作电压、标称阻值,更要注意最高工。
  作温度和电阻温度系数等参数,并注意阻值变化方向。
  2、光敏电阻
  硫化镉等材质,阻值随着光线的强弱而发生变化的电阻器。分为可见光光敏电阻、红外光光敏电阻、紫外光光敏电阻。选用时先确定电路的光谱特性。
  3、压敏电阻:
  是对电压变化很敏感的非线性电阻器。当电阻器上的电压在标称值内时,电阻器上的阻值呈无穷大状态,当电压略高于标称电压时,其阻值很快下降,使电阻器处于导通状态,当电压减小到标称电压以下时,其阻值又开始增加。
  压敏电阻可分为无极性(对称型)和有极性(非对称型)压敏电阻。选用时,压敏电阻器的标称电压值应是加在压敏电阻器两端电压的2-2.5倍。另需注意压。
  敏电阻的温度系数
  1、湿敏电阻:
  是对湿度变化非常敏感的电阻器,能在各种湿度环境中使用。它是将湿度转换成电信号的换能器件。选用时应根据不同类型号的不同特点以及湿敏电阻。
  器的精度、湿度系数、响应速度,湿度量程等进行选用。
  注:电阻在低频的时候表现出来的主要特性是电阻特性,但在高频时,不仅表现出电阻特性,还表现出电抗特性的一面这在无线电方面(射频电路中尤其重要)。 

敏感电阻器常识

  a.热敏电阻:
  是一种对温度极为敏感的电阻器.分为正温度系数和负温度系数电阻器.选用时不仅要注意其额定功率、最大工作电压、标称阻值,更要注意最高工作温度和电阻温度系数等参数,并注意阻值变化方向.
光敏电阻
光敏电阻
  b.光敏电阻:
  阻值随着光线的强弱而发生变化的电阻器. 分为可见光光敏电阻、红外光光敏电阻、紫外光光敏电阻.选用时先确定电路的光谱特性.
  c.压敏电阻:
  是对电压变化很敏感的非线性电阻器.当电阻器上的电压在标称值内时,电阻器上的阻值呈无穷大状态,当电压略高于标称电压时,其阻值很快下降,使电阻器处于导通状态,当电压减小到标称电压以下时,其阻值又开始增加.
  压敏电阻可分为无极性(对称型)和有极性(非对称型)压敏电阻.选用时,压敏电阻器的标称电压值应是加在压敏电阻器两端电压的2-2.5倍.另需注意压敏电阻的温度系数.
  d.湿敏电阻:
  是对湿度变化非常敏感的电阻器,能在各种湿度环境中使用.它是将湿度转换成电信号的换能器件.选用时应根据不同类型号的不同特点以及湿敏电阻器的精度、湿度系数、响应速度,湿度量程等进行选用.
  注:电阻在低频的时候表现出来的主要特性是电阻特性,但在高频时,不仅表现出电阻特性,还表现出电抗特性的一面这在无线电方面(射频电路中尤其重要). 见欧姆定律。