电阻的选型简介

1、 第1章 电阻的选型简介 电阻（Resistance，通常用“R”表示），在物理学中表示导体对电流阻碍作用的大小。导体的电阻越大，表示导体对电流的阻碍作用越大，电阻越小，电子流通量越大，反之亦然。电阻是导体本身的一种特性，?LU?RR?。注意：金属的电阻随温度的升高而，计算式不同的导体，电阻一般不同。电阻的决定式 IS增大，半导体随温度的增加而减小，大多数金属在温度降到一定数值时，电阻突然将为零，出现超导现象。 1.1 电阻的种类 普通电阻：薄膜电阻（包括碳膜电阻、合成碳膜电阻、金属氧化膜电阻、化学沉积膜电阻、玻璃釉膜电阻和金属氮化膜电阻）、线绕电阻（包括通用线绕电阻、功率线绕电阻、高频线绕电

2、阻和精密线绕电阻）、实心电阻（包括无机合成实心碳质电阻和有机合成实心碳质电阻） 特种电阻：湿敏电阻、热敏电阻、压敏电阻、光敏电阻、磁敏电阻、力敏电阻、气敏电阻。 另外常听说的电阻有厚膜电阻和薄膜电阻。厚膜与薄膜的区别主要是从生产工艺上区分的。厚膜价格相对便宜，但精度相对较低。一般常见的普通贴片电阻都是厚膜电阻，5%的精度。 1.2 电子电路中常用的电阻的结构和特点 电阻种类 电阻结构和特点 实物图片 碳膜电阻 气态碳氢化合物在高温和真空中分解，碳沉积在瓷棒或者瓷管上，形成一层结晶碳膜。改变碳膜厚度和用刻槽的方法变更碳膜的长度，可以得到不同的阻值。碳膜电阻成本较低，性能一般。 在真空中加热合金，

3、合金蒸发，使瓷棒表面形成一层导电金属膜。刻槽金属膜电阻 和改变金属膜厚度可以控制阻值。这种电阻和碳膜电阻相比，体积小，噪声低，稳定性好，但成本较高。 把碳黑、树脂、粘土等混合物压制后经过热处理制成。在电阻上用色环碳质电阻 表示它的阻值。这种电阻成本低，阻值范围宽，但性能差，因此很少使用该种电阻。 1 合成膜电阻 合成碳膜电阻是用有机粘合剂将碳墨、石墨和填充料配成悬浮液涂覆于绝缘基体上，经加热聚合而成。它的电性能和稳定性较差，一般不适于作通用电阻器。但由于它容易制成高阻值的膜，所以主要用作高阻或高压电阻器。合成碳膜电阻器的特点是阻值范围宽，价格低，但噪声大， 频率特性不好，故多用于要求不高的电路

4、中，如高阻电阻箱等。 用康铜或者镍铬合金电阻丝，在陶瓷骨架上绕制成。这种电阻分固定和可变两种。它的特点是工作稳定，耐热性能好，误差范围小，适用于大 线绕电阻 瓦以上。功率的场合，额定功率一般在1 方形线绕电阻（钢丝缠绕电阻）又俗称为水泥电组，采用镍，铬，铁等电阻较大的合金电阻线绕在无碱性耐热瓷件上，外面加上耐热，耐湿，无腐蚀之材料保护而成，再把绕线电阻体放入瓷器框内，用特殊不燃性 方形线绕电阻 耐热水泥充填密封而成。它的优点是阻值精确，低杂音，有良好散热及可以承受甚大的功率消耗，大多使用于放大器功率级部份。缺点是阻值 不大，成本较高，亦因存在电感不适宜在高频的电路中使用。 高温，耐潮湿，将金属

5、粉和玻璃铀粉混合，采用丝网印刷法印在基板上。（片式电阻）温度系数小，主要应用于厚膜电路。贴片电阻SMT贴片电阻是金属玻璃铀电阻的一种形式，它的电阻体是高可靠的钌系列玻璃铀材金属玻璃铀电阻 料经过高温烧结而成，特点是体积小，精度高，稳定性和高频性能好， 适用于高精密电子产品的基板中。 光敏电阻是利用半导体的光电导效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器，又称为光电导探测器，入射光强，电阻减小，入射光光敏电阻 弱，电阻增大。还有另一种入射光弱，电阻减小，入射光强，电阻增大。 热敏电阻是敏感元件的一类，按照温度系数不同分为正温度系数热敏电。热敏电阻器的典型特点）NTC阻器（PTC）和负温度系

6、数热敏电阻器（是对温度敏感，不同的温度下表现出不同的电阻值。正温度系数热敏电热敏电阻 ）在温度越高时电阻值越大，负温度系数热敏电阻器（阻器（PTCNTC 在温度越高时电阻值越低，它们同属于半导体器件。 2 压敏电阻 主要用于在电路承是一种具有非线性伏安特性的电阻器件，“压敏电阻受过压时进行电压嵌位，吸收多余的电流以保护敏感器件。压敏电阻器）压敏电阻。其（ZnO的电阻体材料是半导，现在大量使用的氧化锌、大电流处理、能优点：多种浪涌承受能力（标准、高浪涌、超高浪涌）、快反应时间、低泄露)(单体通流量可达到70KA甚至更高量吸收能力 电流。 电路板设计中两点不能用印刷电路连接，0欧姆电阻指阻值为零的

7、电阻。常在正面用跨线连接，这在普通板中经常看到，为了让自动贴片机和自欧姆电阻 0 动插件机正常工作，用零电阻代替跨线。 它的电阻体是在马蹄形的纸胶板上涂上一层碳膜制成。它的阻值变化和中间触头位置的关系有直线式、对数式和指数式三种。碳膜电位器有大 碳膜电位器型、小型、微型几种，有的和开关一起组成带开关电位器。还有一种直 滑式碳膜电位器，它是靠滑动杆在碳膜上滑动来改变阻值的。 用电阻丝在环状骨架上绕制成。它的特点是阻值范围小，功率较大。线绕电位器 电阻的作用1.3、阻抗匹配、将电能电阻在电路上的主要作用有分流、限流、分压、偏置、滤波（与电容器组合使用） 转化为内能等。 电阻的分压作用1.一般电器上

8、都标有额定电压值，若电源比用电器的额定电压高，则不可把用电器直接接在电源。在这种情况下，可给用电器串接一个合适阻值的电阻，让它分担一部分电压，用电器便能在额定电压下工作。 24V 12V 如下图所示的电路，当接入合适的分压电阻后，额定电压为的电灯便可接入电压为的电源上。 3 2.电阻的限流作用 某些电气元件的电流不能超过额定值或实际工作需要的规定值，以保证电气元件的正常工作，通常可在电路中串联一个可变电阻器。当改变这个电阻的大小时，电流的大小也随之改变。我们把这种可以限制电流大小的电阻叫做限流电阻。 如在可调光台灯的电路中，为了控制灯泡的亮度，也可在电路中接入一个限流电阻（如下图所示），通过调

9、节接入电阻的大小，来控制电路中电流的大小，从而控制灯泡的亮度。 3.电阻的分流作用 当在电路的干路上需同时串接几个额定电流不同的用电气元件时，可以在额定电流较小的用电器两端并联接入一个电阻，这个电阻的作用是“分流”。例如：有两个灯泡，分别是12V、12W和12V、24W，显然两灯泡不能直接串联接入同一电路。但若我们在甲灯两端并联一个合适的分流电阻（如下图所示），则甲、乙两灯便能直接串联接入同一电路正常工作。 4.电阻的滤波作用 电阻的滤波作用一般是和电容组成RC滤波电路，可分为低通和高通电路。 4 5.电阻与电容组成RC充放电电路 RC充放电电路是电阻应用的基础电路，在电子电路中会常常见到，R

10、C充放电电路下图所示。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。 ?t?teEe)i?.V?E(1?，式中：，e-自然对数；t-试验证明，充电过程可用下面公式描述，即时间。 CRCRRC 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

11、此称RC为时间常数，即=RC。如果R和C的的单位取欧姆和法拉，则的单位为秒。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。 6.电阻的阻抗匹配作用 阻抗匹配是指负载阻抗与激励源内部阻抗互相适配，得到最大功率输出的一种工作状态。对于不同特性的电路，匹配条件是不一样的。在纯电阻电路中，当负载电阻等于激励源内阻时，则输出功率为最大，这种工作状态称为匹配，否则称为失配。当激励源内阻抗和负载阻抗含有电抗成份时，为使负载得到最大功率，负载阻抗与内阻必须满足共扼关系，即电

12、阻成份相等，电抗成份只数值相等而符号相反。这种匹配条件称为共扼匹配。 阻抗匹配（Impedance matching）是微波电子学里的一部分，主要用于所有高频的微波信号皆能传至负载点的目的，不会有信号反射回来源点，从而提升能源效益。 R的存在，当为电压源。由于r为电源E的内阻，E为负载电阻，右图中Rr很少时接近短路状态。显然负载在开路及短路很大时，电路接近开路状态；而当R 状态都不能获得最大功率。2EE22?)RP?IR?( 2)r(R?r?R ?r4 R，此时负载所获取的功率最大。所以，的值最小为0(R-r)从上式可看出，当R=r时式中的式中分母中的 当负载电阻等于电源内阻时，负载将获得最大

13、功率。这就是电子电路阻抗匹配的基本原理。 可以起到匹配阻抗的作,下图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 用。匹配器中电阻器的阻值可由下式确定。 5 Z1ZR?)?ZZ(ZR?（）即（，） 22ZZ?211121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R=259.8，R86.6。 21 7.电阻的偏置作用 晶体管构成的放大器要做到不失真地将信号电压放大，就必须保证晶体管的发射结正偏、集电结反偏。即应该设置它的工作点。所谓工作点就是通过外部电路的设置使晶体管的基极、发射极和集电极处于所要求的电位（可根据计算获得）

14、。这些外部电路就称为偏置电路（可理解为，设置PN结正、反偏的电路），偏置电路向晶体管提供的电流就称为偏置电流。 对共射放大电路来说，主流是从发射极到集电极的IC，偏流就是从发射极到基极的IB。相对与主电路而言，为基极提供电流的电路就是所谓的偏置电路。偏置电路往往有若干元件，其中有一重要电阻，往往要调整阻值，以使集电极电流在设计规范内。这要调整的电阻就是偏置电阻。 偏置：在电路某点给一个参考分量，使电路能适应工作需要。偏置可以是DC偏置，也可以是AC偏置。也可分为电流偏置和电压偏置。常见的是DC偏置。即电路某点经过一个起偏置作用的元件接到某个DC电源上。例如单级三极管发射极放大电路，至少需要一个

15、基极偏置电阻。由于三极管放大电路经常用电流放大系数来计算放大效果。因此偏置电阻定义为电流偏置电阻，以便于计算和分析。CMOS门电路输入端，接的上拉电阻或下拉电阻，一般可认为是电压偏置电阻。因为通过这个电阻的电流很少，电阻基本上是给门输入端一个静态参考电压。交流偏置的一个典型应用例子：录音机的交流偏磁。 简言之，偏置电阻用来调节基极偏置电流，使晶体管有一个适合的工作点。 稳定静态工作点原理：设流过基极偏置电阻的电流IRIB，因此可以认为基极电位VB只取决于分压电阻，VB与三极管参数无关，不受温度影响。 静态工作点的稳定是由VB和Re共同作用实现，稳定过程如下：设温度升高ICIEVBEIBIC其中

16、：ICIE是由电流方程IEIBIC得出，IEVBE是由电压方程VBEVBIERe得出，IBIC是由ICIB得出。 由上述分析不难得出，Re越大稳定性越好。但事物总是具有两面性，Re太大其功率损耗也大，同时VE也会增加很多，使VCE减小导致三极管工作范围变窄。因此Re不宜取得太大。在小电流工作状态下，Re值为几百欧到几千欧；大电流工作时，Re为几欧到几十欧。 一般情况下，三极管三个极的电阻功能有：基极电阻主要是限压，控制基极电位正偏值不能过大，过大容易使三极管饱和发射极电阻主要是限流，因为电流过大，容易使三极管产生饱和集电极电阻主要是限 6 幅，限制输出信号过大而产生失真偏置电阻的大小有很多种组

17、合，并且与三极管的放大系数有关。在工厂生产中，为了适应不同的三极管，在三极管的直流回路中，都会引入负反馈：在发射极中串联一个电阻Re(Re上要并联电容器，仅对直流工作点有效)，Re越大，工作点越稳定(除了适应电压变化外，还能适应不同的三极管)，但直流电压降也越大，降低了电源的有效电压；基极采用电阻分压式偏置电路，由Rb1与Rb2对电源分压后接基极，下偏电阻Rb2越小，稳定效果也越好，但降低了输入电阻。上偏置电阻Rb1用来调整工作电流大小。电阻的偏置作用在手机原理中典型用法就在MIC回路。如下图中的R1和R2。 8.电阻将电能转化为内能的作用 电流通过电阻时，会把电能全部（或部分）转化为内能。用

18、来把电能转化为内能的用电电器叫电热器。如电烙铁、电炉、电饭煲、取暖器等等。 1.4 0欧姆电阻的作用 1.在电路中没有任何功能，只是在PCB上为了调试方便或兼容审计，可作跳线用。如果某段线路不用，直接不贴该电阻即可。 2.在匹配电路参数不确定的时候，可以用0欧姆电阻代替，实际调试的时候，确定参数，再以具体数值元件代替。 3.测某部分电路的耗电流的时候，去掉0欧姆电阻，接上电流表，方便测量电流。 4.在布线时，如果实在布不过去，可以加一个0欧姆电阻。 5.在高频信号下，充当电感或电容，电感解决EMC问题，如地与地、电源与IC管脚之间。 6.跨接时用于电流回路，当分割电地平面后，造成信号最短回流路

19、径断裂，此时信号回路不得不绕道，形成很大的环路面积，电场和磁场的影响变强，容易干扰/被干扰。在分割区域上跨接0欧姆电阻，可以提供较短回流路径，减少干扰。 7 7.配置电路：一般产品上不允许出现跳线和拨码开关。用0欧姆电阻代替挑选，空置跳线相当于天线，用贴片电阻比较好。 8.其他用途，布线时跨线；测试/调试用；临时取代其他贴片器件；做为温度补偿器件；更多的时候出于EMC对策需要；0欧姆电阻比过孔的寄生电感小。 9.把各种地短接起来。 10.单点接地。 11.熔丝作用。 1.5 电阻的主要参数 1.电阻标称值与误差 国家标准规定了电阻的阻值按其精度分为两大系列，分别为E-24系列和E-96系列，E

20、-24系列精度为5%，E-96系列为1%，在这两种系列之外的电阻为非标电阻，较难采购。 表1.1 电阻精度对照表 允许误差 0.5% 1% 2% 5% 10% 20% 级别 005 01 02 类型 精密型 普通型 2.标称额定功率 在正常的大气压力90-106.6KPa及环境温度为5570的条件下，电阻长期工作所允许耗散的最大功率。注意：设计时应使电阻额定值在其实际工作功率值的1.52倍以上。 1）线绕电阻额定功率（W）：1/20、1/8、1/4、1/2、1、2、4、8、10、16、25、40、50、75、100、150、250、500。 2）非线绕电阻额定功率（W）：1/20、1/8、1/4、1/2、1、2、5、10、25、50、100。 3）通常来说贴片电阻封装对应功率：0201 是1/20W、0402是 1/16W、0603是 1/10W、0805是 1/8W、1206是 1/4W、1210是1/3W、1812是1/2W、2010是3/4W、2512是1W。 3.温度系数 温度每变化1所引起的电阻值的相对变化为温度系数，单位是ppm/。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