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電阻器(Resistor)在日常生活中一般直接稱為電阻。是一個(gè)限流元件,將電阻接在電路中后,電阻器的阻值是固定的一般是兩個(gè)引腳,它可限制通過(guò)它所連支路的電流大小。阻值不能改變的稱為固定電阻器。阻值可變的稱為電位器或可變電阻器。理想的電阻器是線性的,即通過(guò)電阻器的瞬時(shí)電流與外加瞬時(shí)電壓成正比。用于分壓的可變電阻器。在裸露的電阻體上,緊壓著一至兩個(gè)可移金屬觸點(diǎn)。觸點(diǎn)位置確定電阻體任一端與觸點(diǎn)間的阻值。端電壓與電流有確定函數(shù)關(guān)系,體現(xiàn)電能轉(zhuǎn)化為其他形式能力的二端器件,用字母R來(lái)表示,單位為歐姆Ω。實(shí)際器件如燈泡,電熱絲,電阻器等均可表示為電阻器元件。
電阻元件的電阻值大小一般與溫度,材料,長(zhǎng)度,還有橫截面積有關(guān),衡量電阻受溫度影響大小的物理量是溫度系數(shù),其定義為溫度每升高1℃時(shí)電阻值發(fā)生變化的百分?jǐn)?shù)。電阻的主要物理特征是變電能為熱能,也可說(shuō)它是一個(gè)耗能元件,電流經(jīng)過(guò)它就產(chǎn)生內(nèi)能。電阻在電路中通常起分壓、分流的作用。對(duì)信號(hào)來(lái)說(shuō),交流與直流信號(hào)都可以通過(guò)電阻。
一、組成
用電阻材料制成的、有一定結(jié)構(gòu)形式、電阻器能在電路中起限制電流通過(guò)作用的二端電子元件。阻值不能改變的稱為固 定電阻器。阻值可變的稱為電位器或可變電阻器。理想的電阻器是線性的,即通過(guò)電阻器的瞬時(shí)電流與外加瞬時(shí)電壓成正比。一些特殊電阻器,如熱敏電阻器、壓敏電阻器和敏感元件,其電壓與電流的關(guān)系是非線性的。電阻器是電子電路中應(yīng)用數(shù)量最多的元件,通常按功率和阻值形成不同系列,供電路設(shè)計(jì)者選用。 電阻器在電路中主要用來(lái)調(diào)節(jié)和穩(wěn)定電流與電壓,可作為分流器和分壓器,也可作電路匹配負(fù)載。根據(jù)電路要求,還可用于放大電路的負(fù)反饋或正反饋、電壓-電流轉(zhuǎn)換、輸入過(guò)載時(shí)的電壓或電流保護(hù)元件,又可組成RC電路作為振蕩、濾波、旁路、微分、積分和時(shí)間常數(shù)元件等。
二、分類
按伏安特性分類
對(duì)大多數(shù)導(dǎo)體來(lái)說(shuō),在一定的溫度下,其電阻幾乎維持不變而為一定值,這類電阻稱為線性電阻。有些材料的電阻明顯地隨著電流(或電壓)而變化,其伏—安特性是一條曲線,這類電阻稱為非線性電阻。非線性電阻在某一給定的電壓(或電流)作用下,電壓與電流的比值為在該工作點(diǎn)下的靜態(tài)電阻,伏—安特性曲線上的斜率為動(dòng)態(tài)電阻。表達(dá)非線性電阻特性的方式比較復(fù)雜,但這些非線性關(guān)系在電子電路中得到了廣泛的應(yīng)用。
按材料分類
a、線繞電阻器由電阻線繞成電阻器 用高阻合金線繞在絕緣骨架上制成,外面涂有耐熱的釉絕緣層或絕緣漆。繞線電阻具有較低的溫度系數(shù),阻值精度高,穩(wěn)定性好,耐熱耐腐蝕,主要做精密大功率電阻使用,缺點(diǎn)是高頻性能差,時(shí)間常數(shù)大。
b、碳合成電阻器由碳及合成塑膠壓制成而成。
c、碳膜電阻器在瓷管上鍍上一層碳而成,將結(jié)晶碳沉積在陶瓷棒骨架上制成。碳膜電阻器成本低、性能穩(wěn)定、阻值范圍寬、溫度系數(shù)和電壓系數(shù)低,是目前應(yīng)用最廣泛的電阻器。
d、金屬膜電阻器在瓷管上鍍上一層金屬而成,用真空蒸發(fā)的方法將合金材料蒸鍍于陶瓷棒骨架表面。
金屬膜電阻比碳膜電阻的精度高,穩(wěn)定性好,噪聲,溫度系數(shù)小。在儀器儀表及通訊設(shè)備中大量采用。
e、金屬氧化膜電阻器在瓷管上鍍上一層氧化錫而成,在絕緣棒上沉積一層金屬氧化物。由于其本身即是氧化物,所以高溫下穩(wěn)定,耐熱沖擊,負(fù)載能力強(qiáng) 按用途分,有通用、精密、高頻、高壓、高阻、大功率和電阻網(wǎng)絡(luò)等。
三、特殊電阻
1、保險(xiǎn)電阻:又叫熔斷電阻器,在正常情況下起著電阻和保險(xiǎn)絲的雙重作用,當(dāng)電路出現(xiàn)故障而使其功率超過(guò)額定功率時(shí),它會(huì)像保險(xiǎn)絲一樣熔斷使連接電路斷開(kāi)。保險(xiǎn)絲電阻一般電阻值都小(0.33Ω~10KΩ),功率也較小。保險(xiǎn)絲電阻器常用型號(hào)有:RF10型、RF111-5 保險(xiǎn)絲電阻器的符號(hào)型、RRD0910 型、RRD0911 型等。
2、敏感電阻器:是指其電阻值對(duì)于某種物理量(如溫度、濕度、光照、電壓、機(jī)械力、以及氣體濃度等)具有敏感特性,當(dāng)這些物理量發(fā)生變化時(shí),敏感電阻的阻值就會(huì)隨物理量變化而發(fā)生改變,呈現(xiàn)不同的電阻值。根據(jù)對(duì)不同物理量敏感,敏感電阻器可分為熱敏、濕敏、光敏、壓敏、力敏、磁敏和氣敏等類型敏感電阻。敏感電阻器所用的材料幾乎都是半導(dǎo)體材料,這類電阻器也稱為半導(dǎo)體電阻器。熱敏電阻的阻值隨溫度變化而變化,溫度升高阻為負(fù)溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻。應(yīng)用較多的是負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻,又可分為普通型負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻;穩(wěn)壓型負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻;測(cè)溫型負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻等。 光敏電阻是電阻的阻值隨入射光的強(qiáng)弱變化而改變,當(dāng)入射光增強(qiáng)時(shí),光敏電阻的減小,入射光減弱時(shí)電阻值增大。
選用方法:
1、固定電阻器的選用有多種類型,選擇哪一種材料和結(jié)構(gòu)的電阻器,應(yīng)根據(jù)應(yīng)用電路的具體要求而定。高頻電路應(yīng)選用分布電感和分布電容小的非線繞電阻器,例如碳膜電阻器、金屬電阻器和金屬氧化膜電阻器,薄膜電阻器,厚膜電阻器,合金電阻器,防腐蝕鍍膜電阻器等。高增益小信號(hào)放大電路應(yīng)選用低噪聲電阻器,例如金屬膜電阻器、碳膜電阻器和線繞電阻器,而不能使用噪聲較大的合成碳膜電阻器和有機(jī)實(shí)心電阻器。所選電阻器的電阻值應(yīng)接近應(yīng)用電路中計(jì)算值的一個(gè)標(biāo)稱值,應(yīng)優(yōu)先選用標(biāo)準(zhǔn)系列的電阻器。一般電路使用的電阻器允許誤差為±5%~±10%。精密儀器及特殊電路中使用的電阻器,應(yīng)選用精密電阻器,對(duì)精密度為1%以內(nèi)的電阻,如0.01%,0.1%,0.5%這些量級(jí)的電阻應(yīng)采用捷比信電阻。所選電阻器的額定功率,要符合應(yīng)用電路中對(duì)電阻器功率容量的要求,一般不應(yīng)隨意加大或減小電阻器的功率。若電路要求是功率型電阻器,則其額定功率可高于實(shí)際應(yīng)用電路要求功率的1~2倍。2、熔斷電阻器的選用,熔斷電阻器具有保護(hù)功能的電阻器。選用時(shí)應(yīng)考慮其雙重性能,根據(jù)電路的具體要求選擇其阻值和功率等參數(shù)。 既要保證它在過(guò)負(fù)荷時(shí)能快速熔斷,又要保證它在正常條件下能長(zhǎng)期穩(wěn)定的工作。電阻值過(guò)大或功率過(guò)大,均不能起到保護(hù)作用。
電阻器選用的三項(xiàng)基本原則:選擇通過(guò)認(rèn)證機(jī)構(gòu)認(rèn)證的生產(chǎn)線制造出的執(zhí)行高水平標(biāo)準(zhǔn)的電阻器。選擇具備功能優(yōu)勢(shì)、質(zhì)量?jī)?yōu)勢(shì)、效率優(yōu)勢(shì)、功能價(jià)格比優(yōu)勢(shì)、服務(wù)優(yōu)勢(shì)的制造商生產(chǎn)的電阻器。選擇能滿足上述要求的上型號(hào)目錄的制造商,并向其直接訂購(gòu)電阻器。
注意事項(xiàng)
電阻在使用前要進(jìn)行檢查,檢查其性能好壞就是測(cè)量實(shí)際阻值與標(biāo)稱值是否相符,誤差是否在允許范圍之內(nèi)。方法就是用萬(wàn)用表的電阻檔進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量時(shí)要注意兩點(diǎn): 1、要根據(jù)被測(cè)電阻值確定量程,使指針指示在刻度線的中間一段,這樣便于觀察。 2、確定電阻檔量程后,要進(jìn)行調(diào)零,方法是兩表筆短路(直接相 碰),調(diào)節(jié)“調(diào)零”電器使指針準(zhǔn)確的指在Ω刻度線的“0”上,然后再測(cè)電阻的阻值。另外,還要注意人手不要碰電阻兩端或接觸表筆的金屬部分。否則會(huì)引起測(cè)試誤差。用萬(wàn)用表測(cè)出的電阻值接近標(biāo)稱值。就可以認(rèn)為基本上質(zhì)量是好的,如果相差太多或根本不通,就是壞的。
檢測(cè)
1、外觀檢查
對(duì)于固定電阻首先查看標(biāo)志清晰,保護(hù)漆完好,無(wú)燒焦,無(wú)傷痕,無(wú)裂痕,無(wú)腐蝕,電阻體與引腳緊密接觸等。對(duì)于電位器還應(yīng)檢查轉(zhuǎn)軸靈活,松緊適當(dāng),手感舒適。有開(kāi)關(guān)的要檢查開(kāi)關(guān)動(dòng)作是否正常。
2、萬(wàn)用表檢測(cè)
①固定電阻的檢測(cè)
用萬(wàn)用表的電阻擋對(duì)電阻進(jìn)行測(cè)量,對(duì)于測(cè)量不同阻值的電阻選擇萬(wàn)用表的不同倍乘擋。對(duì)于指針式萬(wàn)用表,由于電阻擋的示數(shù)是非線性的,阻值越大,示數(shù)越密,所以選擇合適的量程,應(yīng)使表針偏轉(zhuǎn)角大些,指示于1/3~2/3滿量程,讀數(shù)更為準(zhǔn)確。若測(cè)得阻值超過(guò)該電阻的誤差范圍、阻值無(wú)限大、阻值為0或阻值不穩(wěn),說(shuō)明該電阻器已壞。在測(cè)量中注意拿電阻的手不要與電阻器的兩個(gè)引腳相接觸,這樣會(huì)使手所呈現(xiàn)的電阻與被測(cè)電阻并聯(lián),影響測(cè)量準(zhǔn)確。另外,不能帶電情況下用萬(wàn)用表電阻擋檢測(cè)電路中電阻器的阻值。在線檢測(cè)應(yīng)首先斷電,再將電阻從電路中斷開(kāi)出來(lái),然后進(jìn)行測(cè)量。
②保險(xiǎn)絲電阻和敏感電阻的檢測(cè)
保險(xiǎn)絲電阻一般阻值只有幾到幾十歐,若測(cè)得阻值為無(wú)限大,則已熔斷。也可在線檢測(cè)保險(xiǎn)絲電阻的好壞,分別測(cè)量其兩端對(duì)地電壓,若一端為電源電壓,一端電壓為0伏,保險(xiǎn)絲電阻已熔斷。敏感電阻種類較多,以熱敏電阻為例,又分正溫度系數(shù)和負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻。對(duì)于正溫度系(PTC)熱敏電阻,在常溫下一般阻值不大,在測(cè)量中用燒熱的電烙鐵靠近電阻,這時(shí)阻值應(yīng)明顯增大,說(shuō)明該電阻正常,若無(wú)變化說(shuō)明元件損壞,負(fù)溫度系熱敏電阻則相反。光敏電阻在無(wú)光照(用手或物遮住光)的情況下萬(wàn)用表測(cè)得阻值大,有光照表針指示電阻值有明顯減小。若無(wú)變化,則元件損壞。
③可變電阻和電位器的檢測(cè)
首先測(cè)量?jī)晒潭ǘ酥g電阻值是否正常,若為無(wú)限大或?yàn)榱銡W,或與標(biāo)稱相差較大,超過(guò)誤差允許范圍,都說(shuō)明已損壞;電阻體阻值正常,再將萬(wàn)用表一只表筆接電位器滑動(dòng)端,另一只表筆接電位器(可調(diào)電阻)的任一固定端,緩慢旋動(dòng)軸柄,觀察表針是否平穩(wěn)變化,當(dāng)從一端旋向另一端時(shí),阻值從零歐變化到標(biāo)稱值(或相反),并且無(wú)跳變或抖動(dòng)等現(xiàn)象,則說(shuō)明電位器正常,若在旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中有跳變或抖動(dòng)現(xiàn)象,說(shuō)明滑動(dòng)點(diǎn)現(xiàn)電阻體接觸不良。
3、用電橋測(cè)量電阻
如果要求精確測(cè)量電阻器的阻值,可通過(guò)電橋(數(shù)字式)進(jìn)行測(cè)試。將電阻插入電橋元件測(cè)量端,選擇合適的量程,即可從顯示器上讀出電阻器的阻值。例如,用電阻絲自制電阻或?qū)潭娮杵鬟M(jìn)行處理來(lái)獲得某一較為精確的電阻值時(shí),就必須用電橋測(cè)量自制電阻的阻值。
應(yīng)用
不同的使用場(chǎng)合,應(yīng)用壓敏電阻的目的,作用在壓敏電阻上的電壓/電流應(yīng)力并不相同,因而對(duì)壓敏電阻的要求也不相同,注意區(qū)分這種差異,對(duì)于正確使用是十分重要的。根據(jù)使用目的的不同,可將壓敏電阻區(qū)分為兩大類:保護(hù)用壓敏電阻,電路功能用壓敏電阻。
保護(hù)用壓敏電阻
1、區(qū)分電源保護(hù)用,還是信號(hào)線,數(shù)據(jù)線保護(hù)用壓敏電阻器,它們要滿足不同的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求。
2、根據(jù)施加在壓敏電阻上的連續(xù)工作電壓的不同,可將跨電源線用壓敏電阻器可區(qū)分為交流用或直流用兩種類型,壓敏電阻在這兩種電壓應(yīng)力下的老化特性表現(xiàn)不同。
3、根據(jù)壓敏電阻承受的異常過(guò)電壓特性的不同,可將壓敏電阻區(qū)分為浪涌抑制型,高功率型和高能型這三種類型。
浪涌抑制型:是指用于抑制雷電過(guò)電壓和操作過(guò)電壓等瞬態(tài)過(guò)電壓的壓敏電阻器,這種瞬態(tài)過(guò)電壓的出現(xiàn)是隨機(jī)的,非周期的,電流電壓的峰值可能很大。絕大多數(shù)壓敏電阻器都屬于這一類。
高功率型:是指用于吸收周期出現(xiàn)的連續(xù)脈沖群的壓敏電阻器,例如并接在開(kāi)關(guān)電源變換器上的壓敏電阻,這里沖擊電壓周期出現(xiàn),且周期可知,能量值一般可以計(jì)算出來(lái),電壓的峰值并不大,但因出現(xiàn)頻率高,其平均功率相當(dāng)大。
高能型:指用于吸收發(fā)電機(jī)勵(lì)磁線圈,起重電磁鐵線圈等大型電感線圈中的磁能的壓 敏電壓器,對(duì)這類應(yīng)用,主要技術(shù)指標(biāo)是能量吸收能力。壓敏電阻器的保護(hù)功能,絕大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合下,是可以多次反復(fù)作用的,但有時(shí)也將它做成電流保險(xiǎn)絲那樣的一次性保護(hù)器件。例如并接在某些電流互感器負(fù)載上的帶短路接點(diǎn)壓敏電阻。
展望
電阻器的發(fā)展方向是:
1、小型化、高可靠性;2、分立的小型電阻器仍有廣泛的用處,但將進(jìn)一步縮小體積,提高性能,降低價(jià)格;3、在消費(fèi)類電子產(chǎn)品中,碳膜電阻器仍占優(yōu)勢(shì),而精密的電阻器則將以金屬膜電阻器為主,大部分小功率線繞電阻器將被取代;4、為適應(yīng)電路集成化、平面化的發(fā)展,對(duì)片狀電阻器的需要將明顯增加;通用型將傾向于發(fā)展厚膜電阻器,而精密型則仍將傾向于薄膜類中的金屬膜和金屬箔電阻器; 5、發(fā)展組合的電阻網(wǎng)絡(luò)。
理想電阻器
在一個(gè)理想的電阻器里,電阻值不會(huì)隨電壓或電流而改變,亦不會(huì)因電流的突然變動(dòng)而改變。真實(shí)的電阻器無(wú)法達(dá)到這一點(diǎn)?,F(xiàn)今的內(nèi)部設(shè)計(jì)使電阻器在極端的電壓或電流(以至其他環(huán)境因素,例如溫度)下能表現(xiàn)相對(duì)小的電阻值變化?,F(xiàn)實(shí)電阻器的限制每一個(gè)電阻器均有其承受的電壓或電流的上限(主要取決于電阻器的體積)。如果電壓或電流超出了這個(gè)范圍,首先電阻器的電阻值會(huì)改變(在一些電阻器中可以有劇烈的變動(dòng)),繼而令電阻器因過(guò)熱等情況而損毀。大部份電阻器會(huì)標(biāo)示額定的電功率,另外一些則會(huì)提供額定的電流或電壓。另外,現(xiàn)實(shí)的電阻器本身除電阻外,亦擁有微量的電感或電容,使其表現(xiàn)與理想的電阻器有所差異。