电阻资料整理整合

1、标题：电阻第一作者学号 姓名第二作者学号 姓名电子信息工程学院2017年×月×日16目录1小组成员以及分工明细（字体：黑体四号；段落：一级、单倍行距）22绪论23电阻的分类23.1线绕型电阻23.2薄膜电阻器33.3敏感电阻器44电阻的封装64.1绕线电阻器的封装64.2薄膜电阻器的封装64.3敏感电阻的封装65常用电阻特性及优缺点比较65.1薄膜电阻85.2厚膜电阻85.3性能要求106各类电阻的应用和常见问题106.1电阻器在电子产品和电路中的应用106.2电阻的应用126.2.1热效应126.2.2零欧姆电阻126.2.3限流136.2.4分压136.3电阻的常见问题

2、：13参考文献141 小组成员以及分工明细表1 小组成员分工情况表（表标题，黑体五号）学号姓名负责内容工作量占比备注16711071杨晋电阻的类型与封装30%16711081周祥跃常用电阻特性及优缺点比较16711151闵昭杰电阻的应用和常见问题2 绪论电阻是一个物理量，用来量化导体对于电流的阻碍作用，它的英文名称是Resistance，简写为R。它是导体的一种基本性质，由导体自身的长度，温度，材料决定。导体的电阻越大，表示对于电流的阻碍作用越大。不同的导体，电阻也一般不同，基本单位用希腊字母来表示。电阻的主要物理特性就是变电能为热能，可以说是一个耗能元件。在电路中，电阻又能起到分压和分流的作

3、用。同时，还有许多种有着自身独特的性质的特殊电阻，其物理特性在电路设计和信号处理等工程中有着很大的应用范围。3 电阻的分类根据电阻的不同属性和用途，电阻被分为很多类型 。一般情况下可以通过电阻的命名加以区分。目前，国产电阻器的型号标注由四部分组成：1. 电阻的主称2. 构成电阻的材料，或包含的不同材料的构成比例3. 电阻的分类4. 序号 不同类型的电阻有着不同的优缺点和应用，同时也有着不同的加工封装要求3.1 线绕型电阻线绕电阻器是用康铜、锰铜或镍络合金丝在陶瓷骨架上绕制而成的一种电阻器，表面有保护漆或玻璃釉图1 绕线电阻器示例图线绕电阻器是用电阻丝绕在绝缘骨架上再经过绝缘封装处理而成的一类电

4、阻器，如图所示，电阻丝一般采用一定电阻率的镍铬、锰铜等合金制成，绝缘骨架一般采用陶瓷、塑料、涂覆绝缘层的金属骨架。具有温度系数小，精度较高的特点。在线绕电阻器中，有一种用陶瓷做骨架，在电阻器的外层涂釉或其他耐热并且散热良好的绝缘材料的大功率线绕电阻器，如图所示这种线绕电阻器的特点是耗散功率大，可达数百瓦，主要用作大功率负载，能工作在150300温度的环境中。在线绕电阻器中，还有一种可调线绕电阻器，它是在线绕的外面装有可移动的卡环作为接触引出端，在釉（漆）层上面留有狭长的窗口，露出绕线接触道，卡环通过触点在接触道上移动就可以调节阻值，所以是一种可变电阻器。常见的有被釉线线绕电阻器和涂漆线绕电阻器

5、两种。图2 可变电阻器示例图线绕电阻器被广泛的应用于变电站和变压器中。线绕电阻器和有载调压都是指的变压器分接开关调压方式,区别在于无励磁调压开关不具备带负载转换档位的能力,因为这种分接开关在转换档位过程中,有短时断开过程,断开负荷电流会造成触头间拉弧烧坏分接开关或短路，故调档时必须使变压器停电。因此一般用于对电压要求不是很严格而不需要经常调档的变压器。而有载分接开关则可带负荷切换档位，因为有载分接开关在调档过程中，不存在短时断开过程，经过一个过渡电阻过渡，从一个档转换至另一个档位，从而也就不存在负荷电流断开的拉弧过程3.2 薄膜电阻器薄膜电阻器是用类蒸发的方法将一定 电阻率材料 蒸镀于绝缘材料

6、表面制成，一般这类电阻常用的绝缘材料是 陶瓷基板。图3 薄膜电阻器示例图而根据蒸镀材料的不同，薄膜电阻器又分为若干种类：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，温度系数校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，负载能力强合成膜电阻器将导电合成物悬浮液涂敷在基体上而得，因

7、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，小型电阻器表2 薄膜电阻器分类表薄膜电阻则可以做到非常低的 温度系数，这样电阻阻值随温度变化非常小，阻值稳定可靠。所以薄膜电阻常用于各类仪器仪表，医疗器械，电源，电力设备，电子数码产品等。3.3敏感电阻器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。 因此敏感电阻器有压敏电阻器，热敏电阻器，光敏电阻器，气敏电阻器，湿敏电阻器等几种类型光敏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。命名方法：根据电子工业部的规定

8、，敏感电阻的命名由4部分组成：第一部分：M敏感元件 第二部分：类别：Z正温度系数热敏电阻 F负温度系数热敏电阻 Y压敏电阻 S湿敏电阻 Q气敏电阻G光敏电阻 C磁敏电阻 L力敏电阻 第三部分：用途和特征 （热敏）1普通用 2稳压用 3微波测量用 4旁热式5测温用 6控温用 7消磁用 8线性用 9恒温用 0特殊用 （压敏）W稳压用 G高压保护用 P高频用 N高能用 K高可*用L 防雷用 H灭弧用Z消噪用 B补偿用C 消磁用 光敏1,2,3紫外线4，5，6可见光7，8，9红外线第四部分： 序号敏感源特性使用时需注意光敏电阻阻值随着光线的强弱而发生变

9、化的电阻器. 分为可见光光敏电阻、红外光光敏电阻、紫外光光敏电阻选用时先确定电路的光谱特性.压敏电阻是对电压变化很敏感的非线性电阻器.当电阻器上的电压在标称值内时,电阻器上的阻值呈无穷大状态,当电压略高于标称电压时,其阻值很快下降,使电阻器处于导通状态（阀呈现低电阻时的状态）压敏电阻可分为无极性(对称型)和有极性(非对称型)压敏电阻选用时,压敏电阻器的标称电压值应是加在压敏电阻器两端电压的2-2.5倍.另需注意压敏电阻的温度系数湿敏电阻是对湿度变化非常敏感的电阻器,能在各种湿度环境中使用.它是将湿度转换成电信号的换能器件选用时应根据不同类型号的不同特点以及湿敏电阻器的精度、湿度系数、响应速度,

10、湿度量程等进行选用光敏电阻光敏电阻器又称光导管，特性是在特定光的照射下，其阻值迅速减小，可用于检测可见光。 光敏电阻器是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器；入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大该类电阻器的特点是入射光越强，电阻值就越小，入射光越弱，电阻值就越大气敏电阻电阻值随外界气体种类和浓度变化而明显变化的气敏元件表3 敏感电阻器分类表 4 电阻的封装4.1 绕线电阻器的封装根据在网上的查询结果，目前有一种相对先进高效的绕线电阻器封装方法。包括下述步骤：A、将玻璃加热至熔化；B、将线绕电阻预热处理，然后浸入玻璃熔浆；C、取出带有玻璃熔浆的线绕电阻，轴向水平放置

11、并沿轴向旋转，缓慢冷却至玻璃凝固。这一种封装方法可直接在线绕电阻器上封装玻璃保护层，不需使用有机溶剂或经过反复撒粉烧制，提高了生产效率，降低了生产成本，具有较大的经济效益和社会效益申请（专利）号：CN201110455607.54.2 薄膜电阻器的封装说到薄膜电阻器，还有一种外观与加工方法与其相似的电阻器，就是厚膜电阻器。然而，两者还是有着明显的区别：膜厚的区别， 厚膜电阻的膜厚一般大于10m，薄膜的膜厚小于10m，大多处于小于1m并且薄膜电阻器的制作封装工艺也不太一样，厚膜电阻一般采用丝网印刷工艺，薄膜电阻采用的是 真空蒸发、 磁控溅射等工艺方法。厚膜电阻和薄膜电阻在材料和工艺上的

12、区别直接导致了两种电阻在性能上的差异。厚膜电阻一般 精度较差，10%，5%，1%是常见精度，而薄膜电阻则可以做到0.01%万分之一精度，0.1%千分之一精度等。 同时厚膜电阻的 温度系数上很难控制，一般较大，同样的，薄膜电阻则可以做到非常低的 温度系数，这样电阻阻值随温度变化非常小，阻值稳定可靠4.3 敏感电阻的封装由于每一种敏感电阻都有着自身独特的物理特性，每一种封装方法都不尽相同。5 常用电阻特性及优缺点比较近二十年来，电子工业以惊人的速度发展。新技术的进步在减小设备尺寸的同时，也加大了分立元件制造商开发理想性能器件的压力。在这些器件中，晶片电阻当前始终保持很高的需求，并且是许多

13、电路的基础构件。它们的空间利用率优于分立式封装电阻，减少了组装前期准备的工作量。随着应用的普及，晶片电阻具有越来越重要的作用。主要参数包括 ESD 保护、热电动势 (EMF)、电阻热系数 (TCR)、自热性、长期稳定性、功率系数和噪声等。以下技术对比中将讨论线绕电阻在精密电路中的应用。不过请注意，线绕电阻没有晶片型，因此，受重量和尺寸限制需要采用精密晶片电阻的应用不使用这种电阻。尽管升级每个组件或子系统可以提高整体性能，但整体性能仍是由组件链中的短板决定的。系统中的每个组件都具有关系到整体性能的内在优缺点，特别是短期和长期稳定性、频响和噪声等问题。分立式电阻行业在线绕电阻、厚膜电阻、薄膜电阻和

14、金属箔电阻技术方面取得了进步，而从单位性能成本考虑，每种电阻都有许多需要加以权衡的因素。各种电阻技术的优缺点如表1所示，表中给出了热应力和机械应力对电阻电气特性的影响。 表4 不同类型电阻的特性应力(无论机械应力还是热应力)会造成电阻电气参数改变。当形状、长度、几何结构、配置或模块化结构受机械或其他方面因素影响发生变化时，电气参数也会发生变化，这种变化可用基本方程式来表示：R = L/A，式中R = 电阻值，以欧姆为单位， = 材料电阻率，以欧姆米为单位，L = 电阻元件长度，以米为单位，A = 电阻元件截面积，以平方米为单位。电流通过电阻元件时产生热量，热反应会使器件的每种材料发生

15、膨胀或收缩机械变化。环境温度条件也会产生同样的结果。因此，理想的电阻元件应能够根据这些自然现象进行自我平衡，在电阻加工过程中保持物理一致性，使用过程中不必进行热效应或应力效应补偿，从而提高系统稳定性。精密线绕电阻线绕电阻一般分为“功率线绕电阻”和“精密线绕电阻”。功率线绕电阻使用过程中会发生很大变化，不适于精密度要求很高的情况下使用。因此，本讨论不考虑这种电阻。线绕电阻的制作方法一般是将绝缘电阻丝缠绕在特定直径的线轴上。不同线径、长度和合金材料可以达到所需电阻和初始特性。精密线绕电阻 ESD 稳定性更高，噪声低于薄膜或厚膜电阻。线绕电阻还具有 TCR 低、稳定性高的特点。线绕电阻初始误差可以低

16、至 ± 0.005 %。TCR (温度每变化一摄氏度，电阻的变化量) 可以达到 3 ppm/°C典型值。不过，降低电阻值，线绕电阻一般在15 ppm/°C 到 25 ppm/°C。热噪声降低，TCR 在限定温度范围内可以达到 ± 2 ppm/°C 。线绕电阻加工过程中，电阻丝内表面 (靠近线轴一侧) 收缩，而外表面拉伸。这道工艺产生永久变形 相对于弹性变形或可逆变形，必须对电阻丝进行退火。永久性机械变化 (不可预测) 会造成电阻丝和电阻电气参数任意变化。因此，电阻元件电性能参数存在很大的不确定性。由于线圈结构，线绕电阻成为电感器，圈数

17、附近会产生线圈间电容。为提高使用中的响应速度，可以采用特殊工艺降低电感。不过，这会增加成本，而且降低电感的效果有限。由于设计中存在的电感和电容，线绕电阻高频特性差，特别是 50 kHz 以上频率。两个额定电阻值相同的线绕电阻，彼此之间很难保证特定温度范围内精确的一致性，电阻值不同，或尺寸不同时更为困难 (例如，满足不同的功率要求)。这种难度会随着电阻值差异的增加进一步加剧。以1-k 电阻相对于100-k 电阻为例，这种不一致性是由于直径、长度，并有可能由于电阻丝使用的合金不同造成的。而且，电阻芯以及每英寸圈数也不同机械特性对电气特性的影响也不一样。由于不同的电阻值具有不同的热机特性，因此它们的

18、工作稳定性不一样，设计的电阻比在设备生命周期中会发生很大变化。TCR 特性和比率对于高精度电路极为重要。传统线绕电阻加工方法不能消除缠绕、封装、插入和引线成型工艺中产生的各种应力。固定过程中，轴向引线往往采用拉紧工艺，通过机械力加压封装。这两种方法会改变电阻，无论加电或不加电。从长期角度看，由于电阻丝调整为新的形状，线绕元件会发生物理变化。5.1 薄膜电阻薄膜电阻由陶瓷基片上厚度为 50 Å 至 250 Å 的金属沉积层组成 (采用真空或溅射工艺)。薄膜电阻单位面积阻值高于线绕电阻或 Bulk Metal® 金属箔电阻，而且更为便宜。在需要高阻值而精度要求为中等水

19、平时，薄膜电阻更为经济并节省空间。它们具有最佳温度敏感沉积层厚度，但最佳薄膜厚度产生的电阻值严重限制了可能的电阻值范围。因此，采用各种沉积层厚度可以实现不同的电阻值范围。薄膜电阻的稳定性受温度上升的影响。薄膜电阻稳定性的老化过程因实现不同电阻值所需的薄膜厚度而不同，因此在整个电阻范围内是可变的。这种化学/机械老化还包括电阻合金的高温氧化。此外，改变最佳薄膜厚度还会严重影响 TCR。由于较薄的沉积层更容易氧化，因此高阻值薄膜电阻退化率非常高。由于金属量少，薄膜电阻在潮湿的条件下极易自蚀。浸入封装过程中，水蒸汽会带入杂质，产生的化学腐蚀会在低压直流应用几小时内造成薄膜电阻开路。改变最佳薄膜厚度会严

20、重影响 TCR。由于较薄的沉积层更容易氧化，因此高阻值薄膜电阻退化率非常高。5.2 厚膜电阻如前所述，受尺寸、体积和重量的影响，线绕电阻不可能采用晶片型。尽管精度低于线绕电阻，但由于具有更高的电阻密度 (高阻值/小尺寸) 且成本更低，厚膜电阻得到广泛使用。与薄膜电阻和金属箔电阻一样，厚膜电阻频响速度快，但在目前使用的电阻技术中，其噪声最高。虽然精度低于其他技术，但我们之所以在此讨论厚膜电阻技术，是由于其广泛应用于几乎每一种电路，包括高精密电路中精度要求不高的部分。厚膜电阻依靠玻璃基体中粒子间的接触形成电阻。这些触点构成完整电阻，但工作中的热应变会中断接触。由于大部分情况下并联，厚膜电阻不会开路

21、，但阻值会随着时间和温度持续增加。因此，与其他电阻技术相比，厚膜电阻稳定性差 (时间、温度和功率)。由于结构中成串的电荷运动，粒状结构还会使厚膜电阻产生很高的噪声。给定尺寸下，电阻值越高，金属成份越少，噪声越高，稳定性越差。厚膜电阻结构中的玻璃成分在电阻加工过程中形成玻璃相保护层，因此厚膜电阻的抗湿性高于薄膜电阻。金属箔电阻将具有已知和可控特性的特种金属箔片敷在特殊陶瓷基片上，形成热机平衡力对于电阻成型是十分重要的。然后，采用超精密工艺光刻电阻电路。这种工艺将低 TCR、长期稳定性、无感抗、无 ESD 感应、低电容、快速热稳定性和低噪声等重要特性结合在一种电阻技术中。这些功能有助于提高系统稳定

22、性和可靠性，精度、稳定性和速度之间不必相互妥协。为获得精确电阻值，大金属箔晶片电阻可通过有选择地消除内在“短板”进行修整。当需要按已知增量加大电阻时，可以切割标记的区域 (图2)，逐步少量提高电阻。 图4合金特性及其与基片之间的热机平衡力形成的标准温度系数，在0 °C 至 + 60 °C 范围内为 ± 1 ppm/°C (Z 箔为0.05 ppm/°C) (图3)。图5采用平箔时，并联电路设计可降低阻抗，电阻最大总阻抗为 0.08 uH。最大电容为 0.05 pF。1-k 电阻设置时间在 100 MHZ以下小于 1 ns。上升时间取决

23、于电阻值，但较高和较低电阻值相对于中间值仅略有下降。没有振铃噪声对于高速切换电路是十分重要的，例如信号转换。100 MHZ 频率下，1-k 大金属箔电阻直流电阻与其交流电阻的对比可用以下公式表示：交流电阻/直流电阻 = 1.001 图6: 大金属箔电阻结构金属箔技术全面组合了高度理想的、过去达不到的电阻特性，包括低温度系数(0 °C 至 + 60 °C 为 0.05 ppm/°C)，误差达到 ± 0.005 % (采用密封时低至 ± 0.001 %)，负载寿命稳定性在 70 °C，额定加电2000小时的情况下达到 ±

24、; 0.005 % (50 ppm)，电阻间一致性在 0 °C 至 + 60 °C 时为 0.1 ppm/°C，抗 ESD 高达 25 kV。5.3 性能要求当然并非每位设计师的电路都需要全部高性能参数。技术规格相当差的电阻同样可以用于大量应用中，这方面的问题分为四类：(1) 现有应用可以利用大金属箔电阻的全部性能升级。(2) 现有应用需要一个或多个，但并非全部“行业最佳”性能参数。(3) 先进的电路只有利用精密电阻改进的技术规格才能开发。(4) 有目的地提前计划使用精密电阻满足今后升级要求 (例如，利用电阻而不是有源器件保持电路精度，从而节省成本，否则仅仅为了略

25、微提高性能则要显著增加成本)。6 各类电阻的应用和常见问题6.1 电阻器在电子产品和电路中的应用 在电子产品中电阻器主要用作分压、分流、限流和降压，在如图1所示的分压电路中有 在如图2所示的分流电路中，电阻R1、R2、R3为分流电阻。 图1 分压电路 图2 分流电路 敏感电阻器主要是指电特性（例如电阻率）对于温度、光通、电压、机械力、磁通、湿度和气敏电阻器。利用这类元件可以构成能检测相应物理量的探测器，如红外探测器、辐射热探测器等；还可制成无触 而在电子产品中电阻器主要用作分压、分流、限流和降压，在如图1所示的分压电路中有 在如图2所示的分流电路中，电阻R1、R2、R3为分流电阻。 图7 分压

26、电路 图8 分流电路 敏感电阻器主要是指电特性（例如电阻率）对于温度、光通、电压、机械力、磁通、湿度和气敏电阻器。利用这类元件可以构成能检测相应物理量的探测器，如红外探测器、辐射热探测器等；还可制成无触点开关和非接触式电位器，如光电电位器和磁敏电位器等。由于他们几乎都是用半导体材料做成的，因此这类电阻器也称为“半导体电阻器”。 随着电器设备的发展敏感电阻器的应用越来越广泛。如可见光光敏电阻器主要用于各种光电控制系统、光电自动开关门户、声光控照明系统和报警器等方面，如表1中的光电控制电路所示；正温度系数热敏电阻（PTC）一般用于电冰箱压缩机启动电路、彩色显像管消磁电路（如表1中的电视机消磁电路所

27、示）、电动机过电过热保护电路、限流电路和恒温加热电路等方面；负温度系数热敏电阻器（NTC）一般用于各种电子产品温度补偿、温度控制和稳压电路等方面。 电阻器在电力设备中的应用电路电路是高电压、大功率、 大电流的电路，对电阻器的要求较高。在选择时既要考虑电阻器的电器参数也要注意电阻器的形状，以适应不同电力设备的需要。 (1) 陶瓷管型启动式线绕电阻器 陶瓷管型启动式线绕电阻器将固定圈数成形于陶瓷管上，选择适当电阻合金线材，顺着陶瓷管上旋状牙沟缠绕，其外形如图3所示。该启动电阻器功率大且坚固，耐高温、散热性优，电阻温度系数小、呈直线变化，适合大电流做短时间过负载时使用，适用于电动机启动、负载测试、产

28、业机械、电力分配、仪器设备及自动控制装置等。 (2) 电力铝壳电阻器 电力铝壳电阻器是弹簧合金电阻体与成形铝壳的组合，将其经高温阳极处理后，再以特殊不燃性耐热水泥充填固定，所以不怕外来的机械力量与尘埃环境。这种电阻器不但功率大而且坚固，耐振，散热良好，电阻温度系数小，呈直线变化，适用于产业机械、负载测试、电力分配、仪器设备及自动控制装置等。 图9 陶瓷管型启动式线绕电阻器 图10 电力铝壳电阻器6.2 电阻的应用基本上没有电路板会不用电阻，任何电路板上使用最多的器件就是电容和电阻。各种上下拉电阻，反馈电阻等等。水平有限，简单讲述一下。6.2.1 热效应根据焦耳定律，电流流过电阻就会发热。电阻的

29、热效应的应用也有很多，电热毯、电火桶、电水壶。对于一些室外应用的电子设备，特别对于一些集成有高性能CPU的SOC，对工作温度要求很苛刻，大都只能满足商业级应用，大冬天在东北，零下三十多度，温度太低，很可能开不了机。通常都会加一个大功率电阻做预加热功能，当温度上来后，设备启动了再关掉。之所有关掉，因为设备自己工作的功耗也会发热，可以保持温度。作为硬件工程师，经常要跑到环境实验室去定位问题。为了复现一个高温问题，需要跑到环境实验室搭测试环境，关键温箱就那么几个，还要预约，经常要排队太麻烦了。于是我就自己作了一个再简单不过的定位神器，就是给水泥电阻焊一个DC电源座子，然后插各种电源适配器，调整温度。

30、然后往某某芯片上放个几分钟，没有问题，再换一个，问题复现，问题聚焦到某个芯片上，在自己的工位上就完成高温问题的定位。6.2.2 零欧姆电阻零欧姆电阻也叫跳线电阻(Jumper)。在电路设计中，为了调试方便或者作兼容设计经常使用。例如在作预研设计时，为了调试时能测试芯片的每组电源的工作电流，通常需要用零欧姆电阻将电源分成多路。使用零欧姆电阻时，最常遇到的问题就是功耗怎么算，如何判断选择的电阻是否满足要求？知乎上就有人提了相关问题：0欧姆电阻如何计算其所耐的最大功率？ - 电气设计。此时，就需要从电阻的规格书中获取相关参数，从下图可以看出RC0402的零欧姆电阻，其电阻值不会超过50m，额定电流不超过1A，由此就可以判