電阻,和電感、電容一起,是電子學(xué)三大基本無源器件,從能量的角度,電阻是一個(gè)耗能元件,將電能轉(zhuǎn)化為熱能。
通常,都是根據(jù)歐姆定律來定義電阻,給電阻加一個(gè)恒定電壓,會(huì)產(chǎn)生多大電流;也可以,通過焦耳定律來定義,當(dāng)電阻流過一個(gè)電流,單位時(shí)間內(nèi)會(huì)產(chǎn)生多少熱量。同樣的,實(shí)際電阻都是非理想的,存在一定引線電感和極間電容,當(dāng)應(yīng)用場(chǎng)合頻率較高,這些因數(shù)不能忽略。上圖電阻的高頻特性非常好,可以看到極間電容只有0.03pF,引線電感只有0.002nH,其中75Ω的電阻可以到30GHz。我們通常使用的貼片電阻大都是厚膜電阻,性能遠(yuǎn)達(dá)不到如此,其引線電感有幾個(gè)nH,極間電容也有幾個(gè)pF,大多只能用到幾百M(fèi)Hz或幾個(gè)GHz。通常電阻阻值都是標(biāo)準(zhǔn),上圖給出了不同精度/容差的電阻的標(biāo)準(zhǔn)阻值,通常乘以10的倍數(shù)或除以10的倍數(shù),就可以得到所有阻值。如何記住上述阻值表呢?其實(shí)只要注意以下三點(diǎn):不同精度的電阻對(duì)應(yīng)著不同精度的系列。通常10%精度的是E12系列,2%和5%是E24系列,1%是E96系列,而0.1%、0.25%和0.5%是E192系列。
系列名中的數(shù)字代表著該系列有幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)阻值,通常為6的倍數(shù)。例如,E12系列有12個(gè)不同的阻值,E192系列有192個(gè)不同的阻值。
每個(gè)系列的阻值都近似是一個(gè)等比數(shù)列,公比為10開多少次方,基數(shù)是10Ω。例如E12系列的公比是10開12次方,E96系列的公比都是10開96次方。
有興趣的可以按照上表數(shù)一數(shù),算一算是不是上述規(guī)律,另外根據(jù)IEC的規(guī)定,2%精度對(duì)應(yīng)是E48系列有48個(gè)阻值,有興趣的可以算一下是哪些值。通常我們使用最多的就是5%和1%的片狀電阻,一般0603以上的電阻封裝上都有標(biāo)記表示電阻值。對(duì)于大于10Ω的阻值,通常用3位數(shù)字表示阻值,前兩個(gè)表示阻值基數(shù),最后一位表示乘以10的幾次方。例如標(biāo)記100代表10Ω,而不是100Ω,472代表4.7kΩ。小于10Ω通常用R來表示小數(shù)點(diǎn),例如2R2,表示2.2Ω。通常由2位數(shù)字加一個(gè)字母表示,2位數(shù)字代表是E96系列的第幾個(gè)阻值,字母表示乘以10的幾次方,其中Y代表-1,X代表0,A代表1,B代表2,C代表3,以此類推。例如47C,從表中數(shù)到47個(gè)阻值,是30.1,C代表乘以10的3次方,就是30.1kΩ。另外,對(duì)于軸向引線封裝的電阻,阻值標(biāo)記都是一圈一圈的色環(huán),具體含義如下圖所示:從左往右,前兩個(gè)或三個(gè)環(huán)代表數(shù)字,接下來的環(huán)代表乘數(shù),與前面的數(shù)字相乘便是阻值。再接下來的環(huán)代表電阻的容差,最后就是電阻的溫度系數(shù)。
電阻的工藝種類繁多,可以根據(jù)阻值是否可以變化,分成兩大類介紹:
固定電阻,顧名思義就是電阻阻值是定值,不可變,大多數(shù)時(shí)候,我們使用的電阻都是固定值的,可以根據(jù)封裝的不同大致再分類。軸線引線電阻通常都是圓柱形,兩個(gè)外電極是圓柱體兩端的軸向?qū)Ь€,根據(jù)材料和工藝的不同還可以再分為多種。繞線電阻是將鎳鉻合金導(dǎo)線繞在氧化鋁陶瓷基底上,一圈一圈控制電阻大小。繞線電阻可以制作為精密電阻,容差可以到0.005%,同時(shí)溫度系數(shù)非常低,缺點(diǎn)是繞線電阻的寄生電感比較大,不能用于高頻。繞線電阻的體積可以做的很大,然后加外部散熱器,可以用作大功率電阻。
碳合成電阻主要是由碳粉末和粘合劑一起燒結(jié)成圓柱型的電阻體,其中碳粉末的濃度決定了電阻值的大小,在兩端加鍍錫銅引線,最后封裝成型。碳合成電阻工藝簡(jiǎn)單,原材料也容易獲得,所以價(jià)格最便宜。但是碳合成電阻的性能不太好,容差比較大(也就是做不了精密電阻),溫度特性不好,通常噪聲比較大。碳合成電阻耐壓性能較好,由于內(nèi)部是可以看作是碳棒,基本不會(huì)被擊穿導(dǎo)致被燒毀。碳膜電阻主要是在陶瓷棒上形成一層碳混合物膜,例如直接涂一層,碳膜的厚度和其中碳濃度可以控制電阻的大小。為了更加精確的控制電阻,可以在碳膜上加工出螺旋溝槽,螺旋越多電阻越大,最后加金屬引線,樹脂封裝成型。碳膜電阻的工藝更加復(fù)雜一點(diǎn),可以做精密電阻,但由于碳質(zhì)的原因,還是溫度特性不太好。