元器選型攻略之 電阻

攻城獅華哥

一提到電阻，大家肯定會(huì )想到一個(gè)人：歐姆

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歐姆(Georg Simon 0hm，1787~1854年)是德國物理學(xué)家。生于巴伐利亞埃爾蘭根城。歐姆定律及其公式的發(fā)現，給電學(xué)的計算，帶來(lái)了很大的方便。

人們?yōu)榱思o念他，將電阻的單位定為歐姆，簡(jiǎn)稱(chēng)“歐” 。


電阻的定義：導電體對電流的阻礙作用稱(chēng)為電阻，用符號R表示，單位為歐姆、千歐、兆歐，分別用Ω、KΩ、MΩ表示。


電阻是所有電子電路中使用最多的元件。電阻的主要物理特征是變電能為熱能，也可說(shuō)它是一個(gè)耗能元件，電流經(jīng)過(guò)它就產(chǎn)生熱能。電阻在電路中通常起分壓和分流的作用，對信號來(lái)說(shuō)，交流與直流信號都可以通過(guò)電阻。



電阻作用：
1）分壓
當一個(gè)電阻R1和另一個(gè)元件如LED燈在電路中串聯(lián)時(shí)，流過(guò)電阻器R1和LED燈的電流是相同的，當電阻器和LED作為一個(gè)整體時(shí)，電阻器和LED各自的電壓之和等于兩端的總電壓VCC。此時(shí)，電阻作為分壓而起作用。

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2)分流
　　電阻器R2兩端的電壓與LED1兩端的電壓相同,是因為一個(gè)電阻器R2和另LED2并聯(lián)在電路中，流過(guò)電阻器R2的電流和LED1的電流之和等于流過(guò)電阻器R1的電流。此時(shí)，電阻R2充當分流器。

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選型關(guān)鍵參數
1）電阻封裝（貼片電阻）：
隨著(zhù)電子產(chǎn)品越來(lái)越精密，越來(lái)越小型化，對電阻的封裝尺寸也就有了更加小型化的需求，01005封裝主要應用在手機等高度集成的電子設備中。


如下是常用貼片電阻封裝尺寸及對應功率對照表，可以根據設計功率的需求和布局空間大小選擇對應的封裝規格；

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2）電阻額定功率電阻的額定功率是由電阻所承受的熱點(diǎn)溫度決定的，如前面所講，電阻是耗能元器件，流過(guò)的電流用來(lái)發(fā)熱了。所以選型時(shí)一定要評估電阻所處電路中流經(jīng)電阻的電流，利用P = I2R計算所選的電阻額定功率是否滿(mǎn)足要求。


一般地，設計電路時(shí)候所用到的功率要低于70%額定功率，例如電阻當中實(shí)際功率達到0.7W，那么可以選擇額定功率為1W的電阻，這是為了在電路留有足夠的余量，進(jìn)行降額，提高電路可靠性。

3）電阻額定電壓既然已經(jīng)考慮了額定功率，那么為什么還要考量額定電壓呢？


這其實(shí)是選型時(shí)作為額定功率的輔助條件，當電阻額定功率一定時(shí)，額定工作電壓隨電阻R的增大而增高但隨著(zhù)電壓的增高，流過(guò)電阻的電流密度也會(huì )變大，從而導致電阻局部發(fā)熱嚴重，久而久之電阻容易老化并失效，所以在選型時(shí)額定電壓也是需要考量的重要參數。同樣也采用70%的降額設計。


如下是Yageo RC系列電阻規格書(shū)中對耐壓的標識：

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4）電阻溫度系數　　電阻雖然是被稱(chēng)為被動(dòng)器件，它的特性不管外界發(fā)生什么變化，他自己的特性是不變的，但是從微觀(guān)角度來(lái)講，只要是物質(zhì)就會(huì )隨著(zhù)外界條件的變化而發(fā)生變化，所以在一些要求高的設計場(chǎng)景，電阻的溫度系數也是需要考慮的，在環(huán)境溫度以及電阻自身發(fā)熱影響下，電阻的阻值將產(chǎn)生漂移，也就是我們說(shuō)的溫漂，單位為ppm/℃。電阻溫度系數主要取決于電阻材料的電阻率與環(huán)境溫度。一般膜式電阻器和線(xiàn)繞電阻器的溫度系數比較小，合成膜電阻器的比較大。在要求阻值穩定性比較高的電路以及環(huán)境溫差非常大的電路，要充分考慮電阻溫度系數對電路的影響。

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5）電阻精度電阻精度也是選擇硬件電路電阻的一個(gè)重要考慮因素，一般對阻值不嚴格的電路沒(méi)必要用精度很高的電阻，但是對于電流檢測電路、電壓檢測電路、阻抗匹配電路等，對電流或者其他對阻值波動(dòng)影響很大的電路需要用精度電阻，有些電路甚至用到0.01%高的精密電阻。


電阻精度常用字母標識：T：±0.01%；A：±0.05%；B：±0.1%；D：±0.5%；F：±1%；J：±5%；K：±10%


如下是Yageo電阻RC系列電阻規格書(shū)中對精度的標識：

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以上內容都是貼片通用電阻，實(shí)際的應用中還有很多類(lèi)型的電阻。


常見(jiàn)電阻類(lèi)型
1）排阻：即網(wǎng)絡(luò )電阻器，排阻是將若干個(gè)參數完全相同的電阻集中封裝在一起，組合制成的。

排阻一般應用在數字電路上，比如：作為某個(gè)并行口的上拉或者下拉電阻用。使用排阻比用若干只固定電阻更方便。

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2）MELF電阻：晶圓電阻的英文全名為Metal Electrode Leadless Face Resistor，簡(jiǎn)稱(chēng)MELF Resistor。中文名稱(chēng)也叫做無(wú)引腳電阻，或是無(wú)腳電阻。


晶圓電阻介于貼片電阻與直插電阻之間，主要適用于電流較大/耐高壓沖擊/安全性要求高的高階電路中,與直插電阻相比，由于去掉了引線(xiàn)，因此很大的降低了直插電阻在高頻時(shí)引線(xiàn)所產(chǎn)生的寄生電感，同時(shí)能夠解決直插電阻小阻值中精度與溫度系數無(wú)法提高。

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3）金屬膜電阻：金屬膜電阻器是膜式電阻器(Film Resistors)中的一種。它是采用高溫真空鍍膜技術(shù)將鎳鉻或類(lèi)似的合金緊密附在瓷棒表面形成皮膜，經(jīng)過(guò)切割調試阻值，以達到最終要求的精密阻值，然后加適當接頭切割，并在其表面涂上環(huán)氧樹(shù)脂密封保護而成。

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如下是某廠(chǎng)牌的金屬膜電阻MF系列選型表：

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4）碳膜電阻：碳膜電阻器是膜式電阻器(Film Resistors)中的一種。它是采用高溫真空鍍膜技術(shù)將碳緊密附在瓷棒表面形成碳膜，然后加適當接頭切割，并在其表面涂上環(huán)氧樹(shù)脂密封保護而成的。

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臺灣厚生CFR系列規格展示：

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5）精密微調電阻：是一種能以較高精度調節自身電阻值的可變電阻器，精密可調電阻的別名有微調電位器和微調電阻

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6）壓敏電阻：稱(chēng)為"突波吸收器",有時(shí)也稱(chēng)為“電沖擊（浪涌）抑制器（吸收器）”。壓敏電阻是一種限壓型保護器件。利用壓敏電阻的非線(xiàn)性特性，當過(guò)電壓出現在壓敏電阻的兩極間，壓敏電阻可以將電壓鉗位到一個(gè)相對固定的電壓值，從而實(shí)現對后級電路的保護。壓敏電阻的主要參數有：壓敏電壓、通流容量、結電容、響應時(shí)間等。

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7）濕敏電阻：濕敏電阻是利用濕敏材料吸收空氣中的水分而導致本身電阻值發(fā)生變化這一原理而制成的。濕敏電阻主要包括氯化鋰濕敏電阻，碳濕敏電阻，氧化物濕敏電阻。

濕敏電阻只能用交流的，直流會(huì )導致濕敏失效，因為直流的電場(chǎng)會(huì )導致高分子材料中的帶電粒子偏向兩極，一定時(shí)間以后濕敏電阻就會(huì )失效。所以必須用交流維持其動(dòng)態(tài)平衡，這也是為什么測濕敏電阻阻值要用電橋而不能用普通萬(wàn)用表的原因。

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8）光敏電阻：光敏電阻器是利用半導體的光電導效應制成的一種電阻值隨入射光的強弱而改變的電阻器，又稱(chēng)為光電導探測器；入射光強，電阻減小，入射光弱，電阻增大。還有另一種入射光弱，電阻減小，入射光強，電阻增大。

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常用光敏電阻參數

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9）熱敏電阻：熱敏電阻是一種傳感器電阻，其電阻值隨著(zhù)溫度的變化而改變。按照溫度系數不同分為正溫度系數熱敏電阻PTC和負溫度系數熱敏電阻NTC。

正溫度系數熱敏電阻器的電阻值隨溫度的升高而增大，負溫度系數熱敏電阻器的電阻值隨溫度的升高而減小，它們同屬于半導體器件。

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結語(yǔ)：文中介紹了電阻選型的關(guān)鍵參數，特別是額定功率，那么問(wèn)題來(lái)了，為什么會(huì )有OR電阻的存在？既然是OR，那么如何計算額定功率呢？歡迎大家留言告訴我。