电阻器及电容器基本功能及应用介绍.ppt

电阻器定义 分类与作用 电容器定义 分类与作用 电容器容值计算与应用 内容提要 电阻器阻值计算与应用 一 电阻器定义 分类与作用 1 电阻器的定义 电阻的英文名称为resistance 通常缩写为R 它是导体的一种基本性质 与导体的尺寸 材料 温度有关 欧姆定律指出电压电流和电阻三者之间的关系为I U R 亦即R U I 电阻的基本单位是欧姆 用希腊字母 来表示 电阻的主要职能就是阻碍电流流过 欧姆定律的定义 导体中的电流 跟这段导体两端的电压成正比 跟这段导体的电阻成反比 其表达式为 I U R 表示电阻阻值的常用单位有欧 千欧 k 兆欧 M 换算公式如 1M 103K 106 109m 电阻器是电气 电子设备中用得最多的基本元件之一 主要用于控制和调节电路中的电流和电压 或用作消耗电能的负载 电阻的电路符号 用 来表示 以及右图中几种常见电阻电路符号 一 电阻器定义 分类与作用 2 电阻分类 线绕电阻器 通用线绕电阻器 精密线绕电阻器 大功率线绕电阻器 高频线绕电阻器 薄膜电阻器 碳膜电阻器 合成碳膜电阻器 金属膜电阻器 金属氧化膜电阻器 化学沉积膜电阻器 玻璃釉膜电阻器 金属氮化膜电阻器 实心电阻器 无机合成实心碳质电阻器 有机合成实心碳质电阻器 敏感电阻器 压敏电阻器 热敏电阻器 光敏电阻器 力敏电阻器 气敏电阻器 湿敏电阻器 一 电阻器定义 分类与作用 3 电阻器的作用 碳膜电阻器将结晶碳沉积在陶瓷棒骨架上制成 碳膜电阻器成本低 性能稳定 阻值范围宽 温度系数和电压系数低 是目前应用最广泛的电阻器 金属膜电阻器用真空蒸发的方法将合金材料蒸镀于陶瓷棒骨架表面 金属膜电阻比碳膜电阻的精度高 稳定性好 噪声 温度系数小 在仪器仪表及通讯设备中大量采用 金属氧化膜电阻器在绝缘棒上沉积一层金属氧化物 由于其本身即是氧化物 所以高温下稳定 耐热冲击 负载能力强 金属玻璃铀电阻器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 一 电阻器定义 分类与作用 贴片电阻SMT片状电阻是金属玻璃铀电阻的一种形式 他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 电极采用银钯合金浆料 体积小 精度高 稳定性好 由于其为片状元件 所以高频性能好 SMT电阻的尺寸表示 用长和宽表示 如0201 0603 0805 1206等 具体如0201表示长为0 02英寸宽为0 01英寸 压敏电阻主要有碳化硅和氧化锌压敏电阻 氧化锌具有更多的优良特性 湿敏电阻由感湿层 电极 绝缘体组成 湿敏电阻主要包括氯化锂湿敏电阻 碳湿敏电阻 氧化物湿敏电阻 氯化锂湿敏电阻随湿度上升而电阻减小 缺点为测试范围小 特性重复性不好 受温度影响大 碳湿敏电阻缺点为低温灵敏度低 阻值受温度影响大 由老化特性 较少使用 氧化物湿敏电阻性能较优越 可长期使用 温度影响小 阻值与湿度变化呈线性关系 有氧化锡 镍铁酸盐 等材料 一 电阻器定义 分类与作用 光敏电阻光敏电阻是电导率随着光量力的变化而变化的电子元件 当某种物质受到光照时 载流子的浓度增加从而增加了电导率 这就是光电导效应 光敏电阻如右图所示 气敏电阻利用某些半导体吸收某种气体后发生氧化还原反应制成 主要成分是金属氧化物 主要品种有 金属氧化物气敏电阻 复合氧化物气敏电阻 陶瓷气敏电阻等 力敏电阻力敏电阻是一种阻值随压力变化而变化的电阻 国外称为压电电阻器 所谓压力电阻效应即半导体材料的电阻率随机械应力的变化而变化的效应 可制成各种力矩计 半导体话筒 压力传感器等 主要品种有硅力敏电阻器 硒碲合金力敏电阻器 相对而言 合金电阻器具有更高灵敏度 热敏电阻热敏电阻是敏感元件的一类 其电阻值会随着热敏电阻本体温度的变化呈现出阶跃性的变化 具有半导体特性 热敏电阻按照温度系数的不同分为 正温度系数热敏电阻 PTCPositiveTemperatureCoefficient的缩写简称PTC热敏电阻 负温度系数热敏电阻 NTC是NegativeTemperatureCoefficient的缩写简称NTC热敏电阻 色环电阻的阻值读取 精密电阻器是用五条色环表示标称阻值和允许偏差 通常五色环电阻识别方法与四色环电阻一样 只是比四色环电阻器多一位有效数字 图 b 中电阻器的色环颜色依次是 棕 紫 绿 银 棕 其标称阻值为 175 10 2 1 75欧 误差为 1 如下图所示 色环电阻读值表 二 电阻器阻值计算与应用 1 电路中阻值计算 一般情况下电阻在电路中有两种接法 串联接法和并联接法 串联法 串联电路的总电阻 等于各串联电阻之和 由于下图电路中I I1 I2即 R总 R1 R2 n推论 1 n个相同阻值的电阻串联 总电阻R总 nR 2 串联电路电压与电阻成正比例关系 并联法 并联电路总电阻的倒数等于各并联电阻的倒数之和 如右图电路中U U1 U2 I I1 I2 二 电阻器阻值计算与应用 推论 1 并联电路的总电阻的倒数 等于各并联电阻的倒数之和 2 并联电路中的电流分配与电阻成反比 总结 几个电阻并联后相当于增加了导体的横截面积 总电阻比其中任一个电阻的阻值都小 思考题 如果将三只分别为10 20 30 并联 请计算其等效总电阻R总 如果再在并联后的总电阻两端施加12VDC电压 试计算流过每只电阻器的分电流 I1 I2 I3 1 电容的构造 它的基本构造是由两个相互靠近的金属电极板 中间夹一层电介质构成的 在两个极板上加上电压 电极板上就可以储存电荷 两极板所储存的电荷数量相同 极性相反 储存的电荷还可以通过外电路向外释放 即电容器是充 放电荷的电子元件 而电容量的大小 取决于电容器的极板面积 极板间距及电介质常数 电容器储存电荷量的多少 取决于电容器两端所加电压 储电量在数值上等于加在导电极板上的电压与电容的乘积 即 Q CUQ 一个极板上的电荷 单位为库仑 C U 两极板间的电位差 单位为伏特 V C 电容量 单位法拉 F C 三 电容器定义 分类与作用 S 极板面积 单位为平方米 m2 d 两极板间距 单位为米 m 电介质常数 单位为法 米 F m 1F 103mF 106 F 109nF 1012pF 由上式 Q CU可以看出 当电容器电容量一定时 两极板所加电压越高 储存的电荷越多 2 电容的定义 电容器从物理学上讲 它是一种静态电荷存储介质 电容 或称电容量 则是表征电容器容纳电荷本领的物理量 电容器的两极板间的电势差增加1伏所需的电量 叫做电容器的电容 3 电容器的分类 电容器按介质的有机和无机分为两大类 有机介质电容 金属化纸介CJ 以纸作介质 在纸上蒸发一层金属薄膜为电极板 体积小 三 电容器定义 分类与作用 纸介CZ 以纸作介质 金属箔作为极板 成本低 体积大 损耗 tg 大 只适用于低频电路 优点 比率电容大 电容范围宽 工作电压高 制造工艺简单 价格便宜 体积较小 能得到较大的电容量 缺点 稳定性差 固有电感和损耗都比较大 只能应用于低频或直流电路 通常不能在高于3 4MHz的频率上运用 目前已被合成膜电容取代 但在高压纸介电容中还有一席之地 有机薄膜 涤纶CL 聚碳酸脂CS 聚丙稀CBB等 依塑料薄膜的种类又被分别称为聚乙酯电容 又称Mylar电容 聚丙烯电容 又称PP电容 聚苯乙烯电容 又称PS电容 和聚碳酸电容 三 电容器定义 分类与作用 作用 薄膜电容器具有很多优良的特性 是一种性能优秀的电容器 其主要特性如下 无极性 绝缘阻抗很高 频率特性优异 频率响应宽广 而且介质损失很小 容量范围为3pF 0 1uF 直流工作电压为63 500V 漏电电阻大于10K 应用 薄膜电容器被大量使用在模拟电路上 尤其是在信号交连的部份 必须使用频率特性良好 介质损失极低的电容器 方能确保信号在传送时 不致有太大的失真情形发生 近年来音响器材为了提升声音的品质 PP电容和PS电容被使用在音响器材的频率与数量愈来愈高 无机介质电容器 低频陶瓷CT 体积小 损耗大 精度低 只适用于低频电路 高频陶瓷CC 体积小 高频特性好 稳定性好 适用于高频电路 三 电容器定义 分类与作用 云母CY 性能稳定 损耗小 精度高 被广泛用于高频电路和振荡电路 优点 采用天然云母作为电容极间的介质 耐压高 性能相当好 介质损耗小 绝缘电阻大 温度系数小 缺点 由于受介质材料的影响 容量不能做得太大 一般在10PF 10000PF之间 且造价相对其它电容要高 应用 云母电容是性能优良的高频电容之一 广泛应用于对电容的稳定性和可靠性要求高的场合 并可用作标准电容器 玻璃釉CI 玻璃膜CO 云母相似 体积小于云母 耐高温 介质介电系数大 体积小 损耗较小等特点 耐温性和抗湿性也较好 用于高频电路 玻璃釉电容器适合半导体电路和小型电子仪器中的交 直流电路或脉冲电路使用 三 电容器定义 分类与作用 电解电容器 金属 正 和电解质 负 作电容器的两个电极板 以金属氧化膜作电介质 其使用温度一般在 20C 85C以内 铝电解C 以铝为正极 液体电解质作负极 氧化铝膜为介质 温度范围多为 20 85C 超过85C时 漏电流增加 低于 20C时 容量变小 耐压为6 3 450V 容量10 680 F 目前已生产出无极性铝电解电容 如CD71 CD03 CD94 价廉 用途广 钽电解CA 寿命 可靠性好于铝 体积小于铝 上限温度可达2000C 但耐压不超过160V 价格贵 铌电解 介电常数大于钽 体积更小 稳定性比钽稍差 贴片陶瓷电容器 结构与特点 温度特性 精度误差 在 0 1PF 80 20 片容的耐压 6 3V 630V 应用于电子设备 移动通讯设备 办公自动设备 自动电子 检测设备 混合集成电路等 陶瓷薄片层绝缘 先进的分层技术 使高层的元件具有较高的电容值 单体结构使之具有良好的机械性能 可靠性极高 良好的尺寸精度保证了自动安装的准确性 三 电容器定义 分类与作用 涤纶电容器 用两片金属箔做电极 夹在极薄绝缘介质中 卷成圆柱形或者扁柱形芯子 介质是涤纶 涤纶薄膜电容 介电常数较高 体积小 容量大 稳定性较好 适宜做旁路电容 如右图即为涤沦电容 突出优点 精度 损耗角 绝缘电阻 温度特性 可靠性及适应环境等指标都优于电解电容 瓷片电容 缺点 容量 价格比及体积比都大于以上两种电容 用途 1 程控交换机等各种通信