电阻选型与应用知识.doc

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除电阻选型与应用知识电阻器，简称电阻（Resistor，通常用“R”表示），是指具有一定阻值，一定几何形状，一定技术性能的在电路中起特定作用的元件。电阻器是电子电路中应用最广泛的基本元器件之一，在电子设备中约占元件总数的30%以上，其性能的好坏对电路工作的稳定性有极大影响。在电子设备中，电阻器主要用于稳定和调节电路中的电流和电压，其次还可作为消耗电能的负载、分流器、分压器、稳压电源中的取样电阻、晶体管电路中的偏执电阻等。电阻器的基本单位是欧姆，用希腊字母表示。在实际应用中，常常使用由导出的单位，如千欧（k），兆欧（M）等。一、电阻的型号命名方法 1.电阻器、电位器的命名由以下四部分组成。依次分别代表名称、材质、分类和序号。第一部分：名称，用字母表示，R：电阻；W：电位器；第二部分：材料，用字母表示。第三部分：分类，一般用数字表示，个别用字母表示。第四部分：序号，用数字表示。电阻、电位器型号命名方法的含义第一部分第二部分第三部分第四部分名称材料分类特征(用途、特点)数字表示生产序号，以区别该电阻器的外形符号意义符号意义符号意义尺寸及性能指标电阻电位器R电阻T碳模1普通普通W电位器H合成碳膜2普通普通S有机实芯3超高频N无机实芯4高阻J金属膜5高温Y氧化膜6C沉积膜/高频瓷7精密精密I玻璃釉膜8高压特殊函数X线绕9特殊特殊F复合膜G高功率U硅碳膜T可调O玻璃膜X小型W微调D多圈2.敏感电阻器的命名由以下四部分组成。依次分别代表名称、材质、分类和序号。第一部分：名称，用字母表示，M：敏感电阻器第二部分：材料，用字母表示。第三部分：用途，特征，一般用数字表示，个别用字母表示。第四部分：序号，用数字表示。敏感电阻器型号命名方法的含义第一部分：主称第二部分：类别第三部分：用途或特征第四 部分：序号热敏电阻器压敏电阻器光敏电阻器湿敏电阻器气敏电阻器磁敏元件力敏元件字母含义字母含义数字用途或特征字母用途或特征数字用途或特征字母用途或特征字母用途或特征字母用途或特征数字用途或特征M敏感元件Z正温度系数热敏电阻器1普通用W稳压用1紫外光C测湿用Y烟敏Z电阻器1硅应变片F负温度系数热敏电阻器2稳压用G高压保护用2紫外光2硅应变梁Y压敏电阻器3微波测量用P高频用3紫外光3硅林S湿敏电阻器4旁热式N高能用4可见光4Q气敏电阻器5测温用K高可靠用5可见光5G光敏电阻器6控温用L防雷用6可见光K控湿用K可燃性W电位器6C磁敏电阻器7消磁用H灭弧用7红外光7L力敏电阻器8线性用Z消噪用8红外光89恒温用B补偿用9红外光90特殊用C消磁用0特殊03 片式固定电阻器,从Chip Fixed Resistor直接翻译过来的,俗称贴片电阻(SMD Resistor),是金属玻璃铀电阻器中的一种.是将金属粉和玻璃铀粉混合,采用丝网印刷法印在基板上制成的电阻器.耐潮湿, 高温, 温度系数小.。贴片电阻上面的印字绝大部分标识其阻值大小。各个厂家的印字规则虽然不完全相同，但绝大部分遵照一定规则。 常见的印字标注方法有“常规3位数标注法”、 “常规4位数标注法”、“3位数乘数代码标注法、 “R表示小数点位置”、“m表示小数点位置 ”。 0201,0402由于面积太小，通常上面都不印字。 0603，0805，1206，1210，1812，2010，2512上面印有3位数或者4位数。具体参考下表：产品代号型号电阻温度系数阻值电阻值误差包装方法RC片状电阻器代号型号代号T.C.R表示方式阻值代号误差值代号包装方式020402K100PPM/E-24前两位表示有效数字F1%T编带包装030603L250PPM/第三位表示零的个数G2%050805U400PPM/E-96前三位表示有效数字J5%B塑料盒061206M500PPM/第四位表示零的个数0跨接电阻散包装示例RC05K103JB备注小数点用R表示 例如: E-24: 1RO=1.0 103=10KE-96: 1003=100K ；跨接电阻采用000表示二、重点介绍贴片电阻的选型方法选取贴片电阻时主要有有5种参数需要我们关注，即尺寸、阻值、允差、温度系数及包装。英制(mil)公制(mm)常规功率系列提升功率系列最大工作电压(V)020106031/20W/25040210051/16W/500603 16081/16W1/10W500805 20121/10W1/8W150120632161/8W1/4W200121032251/4W1/3W200181248321/2W/200201050251/2W3/4W200251264321W/2001尺寸系列贴片电阻系列一般有7种尺寸，用两种尺寸代码来表示。一种尺寸代码是由4位数字表 示的EIA(美国电子工业协会)代码，前两位与后两位分别表示电阻的长与宽，以英寸为单位。另一种是米制代码，也由4位数字表示，其单位为毫米。不同尺寸 的电阻，其功率额定值也不同。下表列出电阻尺寸的代码和功率额定值。备注：额定功率 70C2阻值系列 标称阻值是按系列来确定的。各系列是由电阻的允差来划分的(允差越小则阻值划分得越多)，其中最常用的是E-24(常用于精度为5%的贴片电阻)。如下点击查看。E24阻值速查表贴片电阻表面标识与阻值的关系贴片电阻上面的印字绝大部分标识其阻值大小。各个厂家的印字规则虽然不完全相同，但绝大部分遵照一定规则。 常见的印字标注方法有“常规3位数标注法”、 “常规4位数标注法”、“3位数乘数代码标注法、 “R表示小数点位置”、“m表示小数点位置 ”。 0201,0402由于面积太小，通常上面都不印字。 0603，0805，1206，1210，1812，2010，2512上面印有3位数或者4位数。片电阻表面标识与阻值的关系点击查看3允差贴片电阻(碳膜电阻)的允差有4级，即F级，l；G级，2；J级，5；K级，10目前常用的是J级。4温度系数贴片电阻的温度系数有2级，即w级，200ppm；X级，lOOppm。只有允差为F级的电阻才采用x级，其它级允差的电阻一般为w级。5包装主要有散装及带状卷装两种。贴片电阻的工作温度范围为-55-+125，最大工作电压与尺寸有关：0402及0603为50V，0805为150V，其它尺寸为200V。三、电阻阻值标示及符号1、直标法：用数字和单位符号在电阻器表面标出阻值，其允许误差直接用百分数表示，若电阻上未注偏差，则均为20%。 2、文字符号法：用阿拉伯数字和文字符号两者有规律的组合来表示标称阻值，其允许偏差也用文字符号表示。符号前面的数字表示整数阻值，后面的数字依次表示第一位小数阻值和第二位小数阻值。 表示允许误差的文字符号 文字符号 D F G J K M 允许偏差 0.5% 1% 2% 5% 10% 20% 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、色标法：用不同颜色的带或点在电阻器表面标出标称阻值和允许偏差。国外电阻大部分采用色标法。 黑-0、棕-1、红-2、橙-3、黄-4、绿-5、蓝-6、紫-7、灰-8、白-9、金-5%、银-10%、无色-20% 当电阻为四环时，最后一环必为金色或银色，前两位为有效数字， 第三位为乘方数，第四位为偏差。 当电阻为五环时，最後一环与前面四环距离较大。前三位为有效数字， 第四位为乘方数， 第五位为偏差。5、电阻符号四、电阻主要特性参数标称阻值：电阻器上面所标示的阻值。2、允许误差：标称阻值与实际阻值的差值跟标称阻值之比的百分数称阻值偏差，它表示电阻器的精度。允许误差与精度等级对应关系如下：0.5%-0.05、1%-0.1(或00)、2%-0.2(或0)、5%-级、10%-级、20%-级3、额定功率：在正常的大气压力90-106.6KPa及环境温度为5570的条件下，电阻器长期工作所允许耗散的最大功率。线绕电阻器额定功率系列为（W）：1/20、1/8、1/4、1/2、1、2、4、8、10、16、25、40、50、75、100、150、250、500非线绕电阻器额定功率系列为（W）：1/20、1/8、1/4、1/2、1、2、5、10、25、50、1004、额定电压：由阻值和额定功率换算出的电压。5、最高工作电压：允许的最大连续工作电压。在低气压工作时，最高工作电压较低。6、温度系数：温度每变化1所引起的电阻值的相对变化。温度系数越小，电阻的稳定性越好。阻值随温度升高而增大的为正温度系数，反之为负温度系数。7、老化系数：电阻器在额定功率长期负荷下，阻值相对变化的百分数，它是表示电阻器寿命长短的参数。8、电压系数：在规定的电压范围内，电压每变化1伏，电阻器的相对变化量。9、噪声：产生于电阻器中的一种不规则的电压起伏，包括热噪声和电流噪声两部分，热噪声是由于导体内部不规则的电子自由运动，使导体任意两点的电压不规则变化。 五、电容的分类1、实芯碳质电阻器 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。 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。 2、绕线电阻器 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。 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。 3、薄膜电阻器 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。： 3.1 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。 3.2 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。 3.3 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。 3.4 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。 4、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。 5、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。 6、敏感电阻 敏感电阻是指器件特性对温度，电压，湿度，光照，气体， 磁场，压力等作用敏感的电阻器。 敏感电阻的符号是在普通电阻的符号中加一斜线，并在旁标注敏感电阻的类型，如：t. v等。 6.1、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。 6.2、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。 6.3、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。 6.4、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。 6.5、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。金属膜电阻碳膜电阻金属氧化膜电阻方形线绕电阻贴片电阻贴片排阻光敏电阻负温度热敏电阻正温度热敏电阻压敏电阻湿敏电阻光敏电阻气敏电阻力敏电阻玻璃铀高压电阻器六、电阻的作用电阻器在电路中用作分压器、分流器和负载电阻;它与电容器起可以组成滤波器及延时电路、在电源电路或控制电路中用作取样电阻；在半导体管电路中用偏置电阻确定工作点;用电阻进行电路的阻抗匹配；用电阻进行降压或限流；在电源电路中作为去耦电阻使用，等等。总之，电阻器在电路中的作用很多，电路无处不用电阻：下面介绍一些电阻器的基本电路。1. 分压电路分压电路实际上是电阻的串联电路，如图2-1所示，它有以下几个特点：通过各电阻的电流是同一电流，即各电阻中的电流相等、I = I1 = I2 = I3；总电压等于各电阻上的电压降之和,，即V= V1 + V2 + V3；总电阻等于各电阻之和，即RR1 + R2 +R3：在实践中可利用电阻串联电路来进行分压以改变输出电压，如收音机和扩音机的音量调节电路、半导体管工作点的偏置电路及降压电路等。2. 分流电路分流电路实际上是电阻器的并联电路，如图2-2所示。它有以下几点特点:各支路的电压等于总电压；总电流等于各支路电流之和，即I = I1 + I2 + I3;总电阻的倒数等于各支路倒数之和,即1/R =1/R1 + 1/R2 + 1/R3在实践中经常利用电阻器的并联电路组成分流电路，以对电路中的电流进行分配；图2-3是用于扩大电流表量程的分流电路。电流表的满度电流为50uA现需将它改成一个最大量程为500uA的电流表,此时只需要在电流表两端并上一只电阻器R1即可。根据图2-3(b)并联电路可知I= I1 +I0若I = 500uA,则I1 =I - I0 = 500-50 =450uA由于I0 * R0 =I1* R1(式中R0为电流表内阻)求得R1= (I0* R0)/I1= 200上述的分流电路计算结果表明，只要在50uA表头上并联一个200的电阻,即可使表头的量程由50uA扩大到500uA。3. 阻抗匹配电路图2-4所是由电阻器组成的阻抗匹配衰减器、它接在特性阻抗不同的两个网络中间,可以起到匹配阻抗的作用。匹配器中电阻器的阻什可由下式确定，即式中，Z1和Z2为网络1和网络2的阻抗，它们分别为300和75。将它们代入上面两个公式中，则求得RI=259.8，R286.6。4. RC充放电电路RC充放电电路是电阻器应用的基础电路，在电子电路中会常常见到，因此了解RC充放电特性是非常有用的。RC充放电电路如图2-5所示。图中开关S原来停留在B点位置，电容器C上没有电荷,它两端的电压等于零。当开关接到A点时电源E通过R向电容器C充电，在电路接通的瞬间，电容器电压Vc0，充电电流最大值等于Z/R。随着电容器两极上电荷的积累，Vc逐渐增大，电阻器R上的电压Vr =E -Vc，充电电流i(EVc)/R且随着Vc的增大而越来越小，Vc的上升也越来越慢。当VcE时，i=0，充电过程结束。试验证明，充电过程可用下面公式描述，即式中：e-自然对数；t-时间。从公式中不难看出，充电过程中Vc和i是按指数规律变化的。而充电的快慢取决于电阻和电容的乘积，因此称RC为时间常数r，即r=RC。如果R和C的的单位取欧姆和法拉，则r的单位为秒。根据公式计算在不同时间内的Vc和i，其结果见表2-4。从表中可以看出，r越大充电越慢。当t3r时，Vc=0.95E;当t=5r时，Vc=0.993E；一般认为当 t=(3-5)r时，电容器上的电荷已被充满。电容器上的电荷已被充满。当电路开关S在C充满电荷后由A端置于B端时，电容C上的电荷通过R放电，其放电也是按指数规律进行的。利用RC充放电特性可组成很多应用电路，如积分电路、微分电路、去耦电路以及定时电路等。七、电阻的降额电阻的可靠性主要取决于电阻的温度，而温度则是环境温度和自身功率损耗产生热量后叠加的效果。功率和电压都对电阻的选择与使用产生限制：从图中可以知道，对于阻值低于临界阻值的电阻，使用是受功率限制，而对于高于临界阻值的电阻，使用上是受耐压的限制。对于单个脉冲的功率限制，取决于脉冲的形状。同时脉冲的峰值电压必须不能超过额定限制。电阻的降额使用规则：1，在有瞬间高压脉冲的电路中使用金属釉电阻2，在有大的冲击电流的场合使用绕线电阻3，连续功率1M的碳膜电阻，因为长期稳定性太差5，高阻值长期稳定性好的电阻应采用金属釉电阻6，在热冲击试验后，电阻的阻值必须在5%的额定范围内7，可熔断电阻，比如保险丝电阻，不要靠PCB太近，以免PCB过热8，尽量不要将矩形的贴片电阻用在ESD保护电路，因为矩形的尖角容易放电9，在电压、电流采样时，如果用贴片电阻，尽量使用尺寸在1206以上的。电阻降额参考标准类型功率降额温度降额其它备注薄膜固定电阻器（通用，精密1%）70%Tmax-24如果工作温度Ts,则功率需进一步从70%线性降额到0TDTmax175,TS=70Tmax175,TS=125薄膜固定电阻器（功率型）70%Tmax-15如果工作温度Ts,则功率需进一步从70%线性降额到1TDTmax175,TS=70Tmax175,TS=125热敏电阻器50%Tmax-50如果工作温度Ts,则功率需进一步从70%线性降