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电阻器
电阻器
电阻器
目录:
一.简介
二.发展
三.基本原理
四.分类
五.特殊电阻器
六.选用常识
七.注意事项
八.相关知识
九.发展方向
内容:
一.简介
电阻器是用电阻材料制成的、有一定结构形式、能在电路中起限制电流通过作用的二端电子元件。
理想的电阻器是线性的,即通过电阻器的瞬时电流与外加瞬时电压成正比。
电阻器在电路中主要用来调节和稳定电流与电压,可作为分流器和分压器,也可作电路匹配负载
二.发展
1885年英国C.布雷德利发明模压碳质实芯电阻器。
1925年德国西门子-哈尔斯克公司发明热分解碳膜电阻器,打破了碳质实芯电阻器垄断市场的局面。
美国贝尔实验室1959年研制成TaN电阻器。
60年代以来,采用滚筒磁控溅射、激光阻值微调等新工艺,部分产品向平面化、集成化、微型化及片状化方面发展。
三.基本原理
电阻器由电阻体、骨架和引出端三部分构成(实芯电阻器的电阻体与骨架合而为一),而决定阻值的只是电阻体。
对于截面均匀的电阻体,电阻值为
式中ρ为电阻材料的电阻率(欧/厘米);L为电阻体的长度(厘米);A为电阻体的截面积(厘米)。
参数与特性
标称阻值 用数字或色标在电阻器上标志的设计阻值。
单位为欧(Ω)、千欧(kΩ)、兆欧(MΩ)、太欧(TΩ)。
阻值按标准化优先数系列制造,系列数对应于允许偏差。
允许偏差 实际阻值与标称阻值间允许的最大偏差,以百分比表示。
常用的有±5%、±10%、±20%,精密的小于±1%,高精密的可达0.001%。
精度由允许偏差和不可逆阻值变化二者决定。
额定功率 电阻器在额定温度(最高环境温度)tR下连续工作所允许耗散的最大功率。
对每种电阻器同时还规定最高工作电压,即当阻值较高时即使并未达到额定功率,也不能超过最高工作电压使用。
电阻器原理图
电阻温度系数 在规定的环境温度范围内,温度每改变1℃时阻值的平均相对变化,用ppm/℃表示。
除了以上几种参数外,还有非线性(电流与所加电压特性偏离线性关系的程度)、电压系数(所加电压每改变、伏阻值的相对变化率)、电流噪声(电阻体内因电流流动所产生的噪声电势的有效值与测试电压之比,用电流噪声指数来表示)、高频特性(由于电阻体内在分布电容和分布电感的影响,使阻值随工作频率增高而下降的关系曲线、长期稳定性(电阻器在长期使用或贮存过程中受环境条件的影响阻值发生不可逆变化的过程)等技术指标。
四.分类
(1)按阻值特性分类:
固定电阻、可调电阻、特种电阻(敏感电阻).
不能调节的,称之为定值电阻或固定电阻,而可以调节的,称之为可调电阻。
常见的可调电阻是滑动变阻器例如收音机音量调节的装置是个圆形的滑动变阻器,主要应用于电压分配的,称之为电位器
固定电阻
(1)符号
(2)阻值标法
电阻的阻值标法通常有色环法、数字法、数码法。
色环法在一般的的电阻上比较常见。
色环法
所谓色环法既是用不同颜色的色标来表示电阻参数一般来说,表示公差的色环离开其他几个色环较远并且较宽一些。
判断好方向后,就可以从左向右读数。
数字法
由于贴片电阻比较小,很少被标阻值,即使有,一般也采用数字法,即:
101——表示10*10^1Ω即100欧的电阻;
102——表示10*10^2Ω即1KΩ的电阻;
数码法
用三位数字表示元件的标称值。
从左至右,前两位表示有效数位,第三位表示10n(n=0~8)。
当n=9时为特例,表示10^(-1)。
塑料电阻器的103表示10*10^3=10k。
片状电阻多用数码法标示,如512表示5.1kΩ。
而标志是0或000的电阻器,表示是跳线,阻值为0Ω。
数码法标示时,电阻单位为欧姆.
(3)相关公式
串联:
R=R1+R2+...+Rn
并联:
1/R=1/R1+1/R2+...+1/Rn两个电阻并联式也可表示为R=R1·R2/(R1+R2)
定义式:
R=U/I
R=u2/pr=p/I2(只用于纯电阻电路)
决定式:
R=ρL/S
可调电阻
(1)符号
(2)功能简介
可变式电阻器一般称为电位器,从结构上分有直滑式、旋转式、带开关式、带紧锁装置式、多连式、多圈式、微调式和无接触式等多种形式;从材料上分有碳膜、合成膜、有机导电体、金属玻璃釉和合金电阻丝等多种电阻体材料。
碳膜电位器是较常用的一种。
电位器在旋转时,其相应的阻值依旋转角度而变化。
变化规律有三种不同形式.
X型为直线型,其阻值按角度均匀变化。
它适于作分压、调节电流等用。
如在电视机中作场频调整。
Z型为指数型,其阻值按旋转角度依指数关系变化,它普遍使用在音量调节电路里.D型为对数型,其阻值按旋转角度依对数关系变化,这种方式多用于仪器设备的特殊调节。
在电视机中采用这种电位器调整黑白对比度,可使对比度更加适宜。
五.特殊电阻器
光敏电阻
(1)符号
(2)特性
硫化镉等材质,阻值随着光线的强弱而发生变化的电阻器。
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。
街边的路灯大多是用光控开关自动控制的,其中一个重要元器件就是光敏电阻
保险电阻
又叫熔断电阻器,在正常情况下起着电阻和保险丝的双重作用,当电路出现故障而使其功率超过额定功率时,它会像保险丝一样熔断使连接电路断开。
。
保险丝电阻器常用型号有:
RF10型、RF111-5保险丝电阻器的符号型.
热敏电阻
半导体热敏电阻是利用半导体材料的热敏特性工作的半导体电阻。
它是用对温度变化极为敏感的半导体材料制成的,其阻值随温度变化发生极明显的变化。
热敏电阻主要用在温度测量、温度控制、自动增益调整、、火灾报警、等方面,是自动控制设备中的重要元件,在工作温度范围内,正温度系数热敏电阻的阻值随温度升高而急剧增大,负温度系数电阻的阻值随温度升高而急剧减小。
此外,热敏电阻由于具有热敏特性,其电压和电流之间不再保持线性关系,成为一种非线性元件了。
压敏电阻
对电压变化很敏感,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,当电压减小到标称电压以下时,其阻值又开始增加。
湿敏电阻
对湿度变化非常敏感,能在各种湿度环境中使用。
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,湿度量程等进行选用。
注:
电阻在低频的时候表现出来的主要特性是电阻特性,但在高频时,不仅表现出电阻特性,还表现出电抗特性,这在无线电方面很重要。
(2)按制作材料分类:
碳膜电阻、金属膜电阻、线绕电阻,无感电阻,薄膜电阻等
碳膜电阻:
利用真空喷涂技术在瓷棒上面喷涂一层碳膜,再将碳膜外层加工切割成螺旋纹状,依照螺旋纹的多寡来定其电阻值,螺旋纹愈多时表示电阻值愈大。
其阻值误差虽然较金属皮膜电阻高,但由于价钱便宜仍广泛应用在各类产品上,是目前电子,电器,设备,资讯产品之最基本零组件。
金属膜电阻:
其同样利用真空喷涂技术在瓷棒上面喷涂,只是将炭膜换成金属膜,并在金属膜车上螺旋纹做出不同阻值,于瓷棒两端镀上贵金属。
虽然它较碳膜电阻器贵,但低杂音,稳定,受温度影响小,精确度高,因此被广泛应用于高级音响器材,电脑,仪表,国防及太空设备等方面。
无感电阻:
常用于做负载,用于吸收产品使用过程中产生的不需要的电量。
方形线绕电阻:
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,用特殊不燃性耐热水泥充填密封而成。
它们的优点是阻值精确,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。
(3)按安装方式分类:
插件电阻、贴片电阻。
(4)按功能分类:
负载电阻,采样电阻,分流电阻,保护电阻等
六.选用常识
电阻器选用的两项基本原则:
选择通过认证机构认证的生产线制造出的执行高水平标准的电阻器。
选择具备功能优势、质量优势、效率优势、功能价格比优势、服务优势的制造商生产的电阻器。
七.注意事项
电阻在使用前要进行检查,检查其性能好坏就是测量实际阻值与标称值是否相符,误差是否在允许范围之内。
就是用万用表的电阻档进行测量,方法如下:
1.将选择开关置于R×100档,将两表笔短接调整欧姆档零位调整旋钮,使表针指向电阻刻度线右端的零位。
若指针无法调到零点,说明表内电池电压不足,应更换电池。
2.用两表笔分别接触被测电阻两引脚进行测量。
正确读出指针所指电阻的数值,再乘以倍率(R×100档应乘100,R×1k档应乘1000……)。
就是被测电阻的阻值。
3.为使测量较为准确,测量时应使指针指在刻度线中心位置附近。
每次换档后,应再次调整欧姆档零位调整旋钮,然后再测量。
4.测量结束后,应拔出表笔,将选择开关置于“OFF”档或交流电压最大档位。
注意:
1.被测电阻应从电路中拆下后再测量。
2.两只表笔不要长时间碰在一起。
3.两只手不能同时接触两根表笔的金属杆、或被测电阻两根引脚,最好用右手同时持两根表笔
4.长时间不使用欧姆档,应将表中电池取出
用万用表测出的电阻值接近标称值。
就可以认为基本上质量是好的,如果相差太多或根本不通,就是坏的。
用万用表检测:
①固定电阻的检测
用万用表的电阻挡对电阻进行测量,对于测量不同阻值的电阻选择万用表的不同倍乘挡。
对于指针式万用表,由于电阻挡的示数是非线性的,阻值越大,示数越密,所以选择合适的量程,应使表针偏转角大些,指示于1/3~2/3满量程,读数更为准确。
若测得阻值超过该电阻的误差范围、阻值无限大、阻值为0或阻值不稳,说明该电阻器已坏。
②保险丝电阻和敏感电阻的检测
保险丝电阻一般阻值只有几到几十欧,若测得阻值为无限大,则已熔断。
也可在线检测保险丝电阻的好坏,分别测量其两端对地电压,若一端为电源电压,一端电压为0伏,保险丝电阻已熔断。
敏感电阻种类较多,以热敏电阻为例,又分正温度系数和负温度系数热敏电阻。
对于正温度系(PTC)热敏电阻,在常温下一般阻值不大,在测量中用烧热的电烙铁靠近电阻,这时阻值应明显增大,说明该电阻正常,若无变化说明元件损坏,负温度系热敏电阻则相反。
光敏电阻在无光照(用手或物遮住光)的情况下万用表测得阻值大,有光照表针指示电阻值有明显减小。
若无变化,则元件损坏。
③可变电阻和电位器的检测
首先测量两固定端之间电阻值是否正常,若为无限大或为零欧,或与标称相差较大,超过误差允许范围,都说明已损坏;电阻体阻值正常,再将万用表一只表笔接电位器滑动端,另一只表笔接电位器(可调电阻)的任一固定端,缓慢旋动轴柄,观察表针是否平稳变化,当从一端旋向另一端时,阻值从零欧变化到标称值(或相反),并且无跳变或抖动等现象,则说明电位器正常,若在旋转的过程中有跳变或抖动现象,说明滑动点现电阻体接触不良。
八.相关知识
超导现象
各种金属导体中,银的导电性能是最好的,但还是有电阻存在。
20世纪初,科学家发现,某些物质在很低的温度时,如铝在1.39K(-271.76℃)以下,铅在7.20K(-265.95℃)以下,电阻就变成了零。
这就是超导现象,用具有这种性能的材料可以做成超导材料。
目前已经开发出一些“高温”超导材料,它们在100K(-173℃)左右电阻就能降为零。
如果把超导现象应用于实际,会给人类带来很大的好处。
在电厂发电、运输电力、储存电力等方面若能采用超导材料,就可以大大降低由于电阻引起的电能消耗。
如果用超导材料制造电子元件,由于没有电阻,不必考虑散热的问题,元件尺寸可以大大的缩小,进一步实现电子设备的微型化。
标准电阻器
标准电阻器是一种采用合金为电流介质的电阻,一般具有低阻值,高精密,低温度系数,耐冲击电流,大功率等特点,一般称为精密合金电阻。
主要有电热合金、精密电阻合金、应变电阻合金和热敏电阻合金。
标准电阻器特性
1.高功率及低温度系数
2.低阻值及高精度(3%)
3.电感系数小于1.0nH
4.优异之可靠度及合理成本
5.可用于无铅焊接
标准电阻器应用
1.电路模块之电源供应器
2.电池包
3.笔记型及个人计算机
4.测试仪器
5.功率放大器
九.发展方向
1、小型化、高可靠性;
2、分立的小型电阻器仍有广泛的用处,但将进一步缩小体积,提高性能,降低价格;
3、为适应电路集成化、平面化的发展,对片状电阻器的需要将明显增加;通用型将倾向于发展厚膜电阻器,而精密型则仍将倾向于薄膜类中的金属膜和金属箔电阻器;
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