电阻是所有电子元件中最基础,最常用的电阻类型

电子构造人员可以选择许多不同类型的电阻器,从非常小的表面贴装片式电阻器到大型线绕功率电阻器。

电路或电子电路中电阻器的主要工作是通过使用构成电阻器的导电材料的类型来“电阻化”(因此称为“电阻器”),调节或设置通过它们的电子(电流)的流量。电阻器也可以以各种串联和并联组合方式连接在一起,以形成电阻器网络,该电阻器网络可以充当电路中的电压降,分压器或限流器。

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典型电阻

电阻器称为“无源器件”,即它们不包含电源或放大源,而仅衰减或减小通过它们的电压或电流信号。这种衰减导致电能以热量形式损失,因为电阻器阻止了电子流过该电阻器。

然后,在电阻器的两个端子之间需要电位差以使电流流动。这种电位差平衡了能量损失。当在直流电路中使用时,随着电路电流流过电阻,会在端子之间测量电位差(也称为电阻器压降)。

大多数类型的电阻器都是线性器件,因为它们遵循欧姆定律,所以在电流流过它们时会在自身两端产生电压降,并且不同的电阻值会产生不同的电流或电压值。在电子电路中,这可以通过控制或减少流过它们的电流或电压而非常有用,我们可以生产出电压-电流和电流-电压转换器。

有成千上万种不同类型的电阻器,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,或者在通用电阻器中使用它们特性问题不大。

与低级电阻器相关的一些常见特性是:温度系数,电压系数,噪声,频率响应,功率以及电阻器的温度额定值,物理尺寸和可靠性。

在所有电气和电子电路图和示意图中,固定值电阻器最常用的符号是“ zig-zag”型线的符号,其电阻值以欧姆,Ω给出。电阻的固定电阻值从小于1欧姆(<1Ω)到超过数千万欧姆(>10MΩ)的值。

固定电阻器只有一个单一的电阻值,例如100Ω,但是可变电阻器(电位计)可以提供介于零和最大值之间的无数个电阻值。

标准电阻器符号

电阻符号

电阻器的原理图和电气图中通常使用的符号可以是“之字形”线或矩形框。

所有现代固定值电阻器都可以分为四大类:

  • 碳成分电阻器 –由碳尘或石墨糊制成,低瓦数值

  • 薄膜或金属陶瓷电阻器 –由导电的金属氧化物糊制成,功率值非常低

  • 线绕电阻器 –用于散热片安装的金属体,额定功率很高

  • 半导体电阻器 –高频/精密表面贴装薄膜技术

固定电阻器和可变电阻器的种类繁多,每组都有不同的构造样式,与其他电阻器相比,每种电阻器都有其自身的特点,优点和缺点。包括所有类型的电阻会使该部分的面积非常大,因此我将其限制为最常用且易于使用的通用电阻类型。

电阻的组成类型

碳电阻器是最常见的成分电阻器类型。碳电阻器是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)和不导电的陶瓷(粘土)粉末的混合物制成,将它们全部粘合在一起。

碳素复合电阻器


碳电阻

碳粉与陶瓷的比例(导体与绝缘体)决定了混合物的总电阻值,碳的比例越高,则总电阻越低。将该混合物模制成圆柱形,并用金属线或引线连接到两端,以提供如图所示的电连接,然后再涂上外部绝缘材料和色码标记,以表示其电阻值。

碳电阻

碳电阻器类型

所述碳复合材料的电阻是低到中等型功率电阻器,其具有低的电感从而使它们适合用于高频应用,但他们也可以从噪声性和稳定性受到热的时候。碳复合电阻器通常以“ CR”符号开头(例如CR10kΩ),并提供E6(±20%公差(精度)),E12(±10%公差)和E24(±5%公差)封装,并带有电源额定功率从0.250或1/4瓦特到5瓦特。

碳复合电阻器的制造成本非常低廉,因此通常用于电路中。然而,由于其制造工艺,碳型电阻器具有非常大的公差,因此为了获得更高的精度和更高的电阻值,可以使用薄膜型电阻器。

薄膜电阻器

通用术语“薄膜电阻器”包括金属膜,碳膜和金属氧化物膜电阻器类型,通常通过将纯金属(例如镍)或氧化膜(例如氧化锡)沉积到绝缘陶瓷棒上制成或基材。

电阻膜类型


薄膜电阻

通过增加所需的沉积膜厚度来控制电阻器的电阻值,从而为它们指定“厚膜电阻器”或“薄膜电阻器”的名称。

一旦沉积,就用激光将高精度的螺旋螺旋槽型图案切成该膜。薄膜的切割具有增加导电或电阻路径的效果,有点像拉长的直导线并将其形成线圈。

与更简单的碳成分类型相比,这种制造方法允许电阻公差更接近(1%或更小)。电阻器的容差是理想值(即100欧姆)与其实际制造值(即103.6欧姆)之间的差,用百分比表示,例如5%,10%等,在我们的示例中为实际值公差为3.6%。薄膜型电阻器也比其他类型的电阻器具有更高的最大欧姆值,并且可用的电阻值超过10MΩ(1000万欧姆)。

薄膜电阻

薄膜电阻器构造

金属膜电阻器具有比其碳当量更好的温度稳定性,更低的噪声,并且通常更适合于高频或射频应用。与同等的金属膜电阻器相比,金属氧化物电阻器具有更好的高浪涌电流能力和更高的额定温度。

通常通过将厚得多的CER amic和MET al导电浆料(称为Cermet)沉积到氧化铝陶瓷基板上来制造另一种类型的薄膜电阻器(通常称为“厚膜电阻器”)。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芯片型电阻器,用于pcb的多封装电阻网络以及高频电阻器。它们具有良好的温度稳定性,较低的噪声和良好的额定电压,但具有较低的浪涌电流特性。

金属膜电阻器以“ MFR”符号(例如MFR100kΩ)和碳膜类型的CF为前缀。金属膜电阻器提供E24(±5%和±2%公差),E96(±1%公差)和E192(±0.5%,±0.25%和±0.1%公差)封装,额定功率为0.05(1 / 20瓦),最高可达1/2瓦。一般来说,薄膜电阻器,尤其是金属薄膜电阻器是精密的低功耗组件。

线绕电阻类型

另一种电阻器,称为绕线电阻器,是通过将细金属合金线(Nichrome)或类似的导线缠绕到绝缘陶瓷线圈架上制成的,该线圈架的螺旋螺旋形状类似于上述薄膜电阻器。

线绕电阻器类型


线绕电阻器

这些类型的电阻器通常仅在极低的欧姆高精度值(从0.01Ω至100kΩ)中可用,这是因为电线的规格和前者可能的匝数使其成为测量电路和惠斯通电桥类型应用的理想选择。

与额定功率超过300瓦的相同欧姆值的其他电阻器相比,它们还能够处理更高的电流。这些高功率电阻器被模制或压入带有散热片的铝制散热片主体中,以增加其总表面积,从而促进散热和散热。

这些特殊类型的电阻器被称为“底架安装电阻器”,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片上可进一步提高其载流能力。

线绕电阻器的另一种类型是电源线绕电阻器。这些是高温,高功率非电感电阻类型,通常涂有玻璃或玻璃环氧瓷漆,用于电阻排或直流电动机/伺服控制和动态制动应用。它们甚至可以用作低瓦特空间或橱柜加热器。

非感应电阻线绕在覆盖有云母的陶瓷或瓷管上,以防止合金线在变热时移动。线绕电阻器具有多种电阻和额定功率,其中一种主要用途是将线绕电阻器用于电火的电加热元件中,该元件将流经它的电流转化为热量,每个元件耗散的热量高达1000瓦,( 1kW)的能量。

由于标准绕线电阻器的导线缠绕在电阻器主体内部的线圈中,因此它的作用类似于电感器,使它们既具有电感又具有电阻。通过在高频下产生相移,尤其是在较大尺寸的电阻器中,这会影响电阻器在交流电路中的行为方式。电阻器和导线中实际电阻路径的长度会导致电感与“表观”直流电阻串联,从而导致总阻抗路径为Z Ohms。

阻抗(Z)是电阻(R)和电感(X)的组合效应,以欧姆为单位测量,对于串联AC电路,给定为 Z 2  = R 2  + X 2。

当在交流电路中使用时,该电感值随频率变化(电感电抗,X L  =2πƒL),因此,电阻的总值会变化。电感电抗随频率增加,但在直流电(零频率)下为零。然后,不得在电阻两端的频率发生变化的AC或放大器型电路中设计或使用线绕电阻器。但是,也可以使用特殊的非电感绕线电阻器。

线绕电阻器

线绕电阻器类型

线绕电阻器类型以“ WH”或“ W”符号开头(例如WH10Ω),并以WH铝包封装(公差为±1%,±2%,±5%和±10%)或W玻璃制成额定功率从1W到300W或更高的搪瓷封装(公差为±1%,±2%和±5%)。

电阻类型汇总

总结一下,有许多不同类型的电阻器,从低成本,大容差的通用碳型电阻器到低容差,高成本的精密薄膜电阻器以及大功率绕线陶瓷电阻器。电阻器调节,阻止或设置通过特定路径的电流,或者电阻器可以降低电路中的电压。

电阻器的电阻值及其限制电流的能力以欧姆(Ω)度量,范围从每个小于一欧姆到数百万欧姆(Mega-Ohm)。电阻可以是固定值,例如:100 Ohms(100Ω)或0到100Ω之间的可变值。

无论从直流到极高频率的电源频率如何,一个电阻器将始终具有相同的电阻值,并且所有电阻器都有一个共同点,它们在电路欧姆中的电阻值在本质上始终为正,而永远不会为负。

电路或电子电路中电阻器的用途和应用是千差万别的,几乎每一种使用一种或多种类型电阻器设计的电子电路中,电阻器的用途和应用都是多种多样的。电阻器通常用于以下目的: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害以及调整或限制音频或滤波器电路中的频率响应。

在数字电路中,可以使用不同类型的电阻器来上拉或下拉数字逻辑芯片的输入引脚上的电压,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一点的电压,列表是无止境的!

在下一个有关电阻器的教程中,我们将介绍识别不同类型的固定电阻器的电阻值的不同方法,其中最常见的识别方法是使用色码和电阻器主体周围的色带。


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