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电阻器的相关概念及基础知识概述

936 2022-03-02 来源: IC先生 作者: IC小编
电阻器(Resistor)也被称之为电阻,是一个限流元件,将电阻接在电路中后,可以限制通过它所连支路的电流大小,基本单位是欧姆(Ω)。

电阻器的电阻值大小一般与温度、材料、长度以及横截面等因素有关。电阻的主要物理特征是电能变为热能,也可说它是一个耗能元件(即被动元器件)。电阻器在电路中通常起分压、分流的作用。而对信号来说,交流与直流信号都是可以通过电阻器。


电阻器


一、电阻器的组成


电阻器一般是用电阻材料制成、且具有有一定结构形式、能在电路中用作作负载、分流、限流、分压、降压、取样等功能作用的二端电子元件。其中,阻值不能改变的叫做固定电阻器,可变的称为电位器或可变电阻器。

电阻器主要是由电阻体、骨架和引出端三部分构成(实芯电阻器的电阻体与骨架合二为一)。

  • 电阻体:它主要是决定电阻器的基本特性和性能的部分电阻。

例如,某物质的电阻R的计算公式为:R=ρ・L/S [Ω],其中:

截面积[cm2]:S

长度[cm]:L

某物质的固有电阻[Ω・cm]:ρ


电阻与电阻温度系数


  • 基体:支撑电阻体与端子的部分,最常使用氧化铝绝缘体。当然,需要根据电阻器的用途,选择适合的材料(热传导率、热膨胀系数、机械强度等)。
  • 端子:使电阻体与基板等建立电气、机械连接的部分,它是施加电压或电流的部分,电阻器的端子结构和形状必须根据贴装方法选择。

为了提高贴装密度、削减贴装成本,表面贴装元件(SMD)已成为当前的主流选择。


引线插入型电阻器


二、电阻器的基本工作原理


比较理想的电阻器基本都是线性的,通过电阻器的瞬时电流与外加瞬时电压成正比。一些特殊电阻器,如热敏电阻器、压敏电阻器和敏感元件,其电压与电流的比值是非线性的。

在电阻器中,决定阻值的只是电阻体,对于横截截面均匀的电阻体,电阻值为:


电阻表达式

式中ρ为电阻材料的电阻率(欧·厘米);L为电阻体的长度(厘米);A为电阻体的截面积(平方厘米)。

此外,薄膜电阻体的厚度d很小,比较难以测准,且ρ又随厚度而变化,故把视为与薄膜材料有关的常数,称为膜电阻。实际上它就是正方形薄膜的阻值,故又称方阻(欧/方)。对于均匀薄膜的表达式为:


薄膜电阻表达式

式中W为薄膜的宽度(厘米)。而Rs是有一定的限制范围,因为Rs太大会影响电阻器性能的稳定。

三、电阻器的分类


1、按伏安特性分类

按照伏安特性对电阻器阻值的影响,可以分为线性电阻器和非线性电阻器。

2、按材料分类

按照材料来划分,电阻器分为线绕电阻器、碳合成电阻器、碳膜电阻器、金属膜电阻器和金属氧化膜电阻器。

a、线绕电阻器由电阻线绕成电阻器 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。

b、碳合成电阻器由碳及合成塑胶压制成而成。

c、碳膜电阻器在瓷管上镀上一层碳而成,将结晶碳沉积在陶瓷棒骨架上制成。

d、金属膜电阻器在瓷管上镀上一层金属而成,用真空蒸发的方法将合金材料蒸镀于陶瓷棒骨架表面。

e、金属氧化膜电阻器在瓷管上镀上一层氧化锡而成,在绝缘棒上沉积一层金属氧化物。

3、特殊电阻器

按照特殊性质来划分,电阻器分为保险电阻和敏感电阻器。

1、保险电阻又叫熔断电阻器,起着电阻和保险丝的双重作用,当电路的功率超过额定功率时,它可以像保险丝一样熔断,从而使得电路断开。

2、敏感电阻器:是指其电阻值对于某种物理量(如温度、湿度、光照、电压以及气体浓度等)具有敏感特性,当这些物理量发生变化时,其阻值就会随物理量变化而发生改变。

根据对不同物理量的敏感程度,敏感电阻器可分为热敏、湿敏、光敏、压敏、力敏、磁敏和气敏等类型敏感电阻。另外,敏感电阻器所用的材料几乎都是半导体材料,所以这类电阻器也称为半导体电阻器。

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四、电阻器的识别方法


电阻器上标注的阻值称为标称阻值,电阻器的实际阻值和标称阻值之差除以标称阻值所得到的百分数为电阻器的允许误差。误差越小的电阻器,其标称值规格越多。

目前识别电阻器的方法主要有三种,即直接标志法、文字符号法和色标标志法。

  1. 直接标志法;将电阻器的阻值和误差等级直接用数字印在电阻器上。对小于一千的阻值只标出数值,不标单位;对K,M只标注K,M;精度等级标Ⅰ级或Ⅱ级,Ⅲ级不表明。
  2. 文字符号法;将需要标注的主要参数与技术指标用文字和数字符号有规律地标注在产品表面上,如欧姆用表示,千欧用K表示,兆欧用M表示,吉欧用G表示,太欧用T表示。
  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. 色标标志法;对于体积很小的电阻器和一些合成电阻器,其阻值和误差常用色环来标注,色环标志法有4环(普通)和5环(精密)两种。4环电阻的第一环和第二环分别表示电阻的第1位和第2位有效数字,第3环表示10的乘方数,第4环表示允许误差(若无第四环色,则误差为±20%)。色环电阻器的单位一律用“欧姆”表示。

值得注意的是,现在普遍使用的是精密电阻器,精密电阻器一般用5色环标注,它用前3色环表示3位有效数字,第4色环表示10的n次方(n为颜色所代表的数字),第5色环表示阻值的允许误差。

电阻器的识别方法


五、电阻器的检测方法


电阻器的检测方法有多种,常用的有外观检查、万用表检测和电桥测量。

1、外观检查

对于固定电阻器来说,一般直接用肉眼就行外面上面的检查就行。首先要查看标志是否清晰,保护漆是否完好,电阻体与引脚紧密接触等。

2、万用表检测

  • 固定电阻器的检测

用万用表的电阻挡对电阻进行测量,对于测量不同阻值的电阻需要选择万用表的不同倍乘挡。要注意的是,电阻器的误差范围、阻值无限大、阻值为0或阻值不稳,说明该电阻器已经损坏。

  • 保险丝电阻器和敏感电阻器的检测

保险丝电阻器一般阻值只有几到几十欧,若测得阻值为无限大,则已熔断。

敏感电阻器种类较多,而对于正温度系(PTC)热敏电阻器来说,在常温下一般阻值不大,若在测量中用烧热的电烙铁靠近电阻,这时阻值应明显增大,说明该电阻正常,若无变化说明元件损坏,负温度系热敏电阻则相反。

  • 可变电阻和电位器的检测

首先测量两固定端之间电阻值是否正常,如果出现无限大或为零欧,或者是标称相差较大,超过误差允许范围,那么都说明该电阻器已损坏。

3、用电桥测量电阻

如果要求精确测量电阻器的阻值,可通过电桥(数字式)进行测试。将电阻插入电桥元件测量端,选择合适的量程,即可从显示器上读出电阻器的阻值。

电阻器的检测方法


六、电阻器使用注意事项


  1. 为提高电阻器的稳定性能,在使用前应进行人工老化处理。常用的老化处理方法是给电阻器两端加一直流电压,使电阻器承受的功率为额定功率的1.5倍,使用5~10分钟即可,完成之后再次测量阻值看看是否正常。
  2. 电阻器在使用前应对阻值及外观进行检查,如果是不合格的电阻器务必不要使用,以防电路存在隐患。
  3. 电阻器安装之前应先对引线挂锡,以确保焊接的牢固性。此外,电阻器的引线不要从根部打弯,以防折断,而且应将标记向上或向外,以便于后期的检测和维修。
  4. 电阻器的功率大于10W时,应确保有足够的散热空间。
  5. 存放和使用电阻器时,都应保证电阻器外表漆膜完整,以免降低防潮性能。
  6. 在进行电阻器采购时,务必要选择正规的厂家或交易平台,这样产品质量才能得到保障。

七、总结


众所周知,电阻器是比较常见的电子元器件之一,在日常生活中很常见。如果你准备需要接触电阻器,那么务必对其基础知识进行掌握。

以上就是电阻器的相关概念及基础知识介绍,内容仅供参考。如果觉得本文对您有所帮助,请持续关注“IC先生”网站以及“IC先生”微信公众号,我们将给您带来更多新闻资讯和知识科普!
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