电阻器 101

什么是电阻器？

电阻器是最常见和最广为人知的无源电气元件。电阻器能阻挡或限制电路中的电流流动。电阻器有许多用途：可用来降低电压、限制电流、减弱信号、充当加热器、充当保险丝、提供电气负载以及进行分压。

简介

《电阻器 101》首先概要性介绍了电阻器的类型和常用术语，然后总结了电阻器产品和各种技术。

什么是欧姆定律？

欧姆定律是一个简单的方程式，显示了通过金属线或其他类型的电阻性材料的电阻、电压和电流之间的关系。用数学术语，欧姆定律表示为：



其中 I 是电流（安培），V 是电压，R 是电阻。

欧姆定律也可以用以下公式显示电阻、电压和功率之间的关系。



其中 P 是功率（瓦特），V 是电压，R 是电阻。

电阻器类型

定值电阻器
定值电阻器是指其电阻值不能改变的电阻器。

可变电阻器
可变电阻器是一种阻值可以通过转动轴或滑动控制装置进行调整的电阻器，亦称电位器或变阻器，允许用手动改变器件的电阻。

非线性电阻器
非线性电阻是一种阻值随着应用电压、温度或光线变化而显著变化的电阻。非线性电阻的类型有压敏电阻、热敏电阻和光敏电阻。

常用电阻器术语
临界阻值
在不超过最大工作电压的情况下，可以加载额定功率的最大标称阻值。额定电压等于达到临界阻值的最大工作电压。

降额曲线
表示环境温度与其工作温度下连续可加载功率最大值之间关系的曲线，一般以百分比表示。

介电耐压

在电阻元件和外涂层或电阻元件和安装表面之间的指定点上，可以施加的不会引起电介质击穿的额定电压。

最大过载电压
在过载测试中，能够在短时间内施加在电阻上的最大电压值。通常情况下，短时过载试验中的施加电压比额定电压大 2.5 倍。但是它不应该超过最大过载电压。

最大工作电压（或最大限制因素电压）
能够连续施加在电阻器或元件上的直流电压或交流电压 (RMS) 的最大值。然而，适用电压的最大值是在临界阻值或更低阻值下的额定电压。

噪声
噪声是来自电阻内部的不需要的交流信号。阻性噪声会对低电平信号、电荷放大器、高增益放大器和其他对噪声敏感型应用产生破坏性影响。最好的方法是在对噪声敏感型应用中，使用低噪声或最小噪声电阻类型。

额定功率
额定功率取决于器件的物理尺寸、寿命期间内允许的电阻变化、材料的导热性、绝缘和电阻材料以及环境操作条件。为了获得最佳效果，应在低于其最大额定温度和功率的情况下采用最大物理尺寸的电阻器。

额定环境温度
电阻器在规定的额定功率下能够连续使用的最高环境温度。额定环境温度指的是设备内部电阻周围的温度，而不是设备外部的空气温度。

常用电阻器术语

额定功率
在额定环境温度下，可以连续加载到一个电阻器上的最大功率。电阻排和阵列产品既有每个封装的额定功率，也有每个元件的额定功率。

额定电压
在额定环境温度下，能够连续施加到电阻器上的直流电压或交流电压 (RMS) 的最大值。

可靠性
可靠性是指一个电阻器（或任何其他设备）执行其预期功能的概率。有两种定义可靠性的方式：一个是平均无故障时间 (MTBF) ，另一个是每 1000 小时运行故障率。这两种评估可靠性的方法都必须通过一组特定的测试来确定，并定义什么是器件寿命终点，如电阻的最大变化或灾难性的故障（短路或开路）。人们通过各种统计研究，得出这些故障率，并在最高额定温度和额定负载下对大样本进行测试，测试时间长达 10,000 小时（每天 24 小时，约 13 个月）。功率水平越低，可靠性通常就越高。

电阻器公差
电阻器公差表示为与标称值的偏差，以百分比表示，通常在 25℃ 下测量。电阻器的阻值也会随着外加电压 (VCR) 和温度 (TCR) 的变化而变化。对于电阻排来说，绝对电阻公差是指电阻排的整体公差。比率公差是指封装中每个电阻与其他电阻的关系。

稳定性
稳定性是指在特定的负载、湿度、压力或环境温度下，电阻随时间的变化。当这些影响因素最小化时，稳定性就越好。

电阻温度系数（TCR 也称为 RTC）
TCR 表示为温度每变化一摄氏度电阻的变化，单位为 ppm (0.0001%)。TCR 通常指 +25˚C 时的值，并随着温度升高（或降低）而变化。一个 TCR 为 100ppm/°C 的电阻器在 10°C 的变化中会有 0.1% 的变化，在 100°C 的变化中会有 1% 的变化。对于电阻排，TCR 值被称为绝对 TCR，因为它定义了一个特定电阻元件的 TCR。术语 TCR 跟踪是指电阻排中每个特定电阻器之间的 TCR 差异。

额定温度
额定温度是指电阻器可使用的最大允许温度。它一般用两个温度来定义。例如，一个电阻器的额定满载温度可达 +70°C，在 +125°C 时降至无载。这意味着，在电阻的使用寿命中，在某些允许的变化下，它可以在 +70℃ 下以额定功率运行。如果降低负载，它也可以在超过 +70℃ 的温度下运行，但在任何情况下，在环境温度和由于应用负载而产生的自热的共同作用下，温度不应超过 +125℃ 的设计温度。

电阻电压系数 (VCR)
电压系数是指随外加电压变化而产生的电阻变化。这是一个完全不同的概念，而且是在通电时自热的影响之外。一个 VCR 为 100ppm/V 的电阻器在 10V 的变化中会有 0.1% 的变化，在 100V 的变化中会有 1% 的变化。对于电阻排，VCR 值被称为绝对 VCR，因为它定义了一个特定电阻元件的 VCR。术语 VCR 跟踪是指电阻排中每个特定电阻器之间的 VCR 差异。

表 1：表面贴装/衬底/打线式电阻器


表 2：轴向引线式/通孔式电阻器

定值电阻器技术

绕线（表面贴装/引线型）
一种由金属线（如镍铬合金）缠绕在绝缘体（如陶瓷、塑料或玻璃纤维芯）上制成的电阻。

Power Metal Strip®/金属元件（表面贴装/引线式）
一种使用固体金属合金（如镍铬合金或锰铜）作为电阻元件，然后焊接在铜端子上的电阻器。用于电流感应和分流应用。

薄膜（表面贴装/引线式）
金属薄膜（引线式/MELF）
一种圆柱形电阻器，通过将金属或金属合金（如镍铬合金）导电薄膜制成的电阻元件沉积在圆柱形陶瓷或玻璃芯上来制作。通过在导电膜上切割一个螺旋形的凹槽来控制电阻。

金属氧化物（引线式）
一种圆柱形电阻器，使用氧化钌或氧化锡等材料作为电阻元件。这些电阻可以成为优质高压或大功率器件。

厚膜（片式电阻器/片式阵列/电阻排）
特制的表面贴装薄膜电阻器，可承载大功率。对于厚膜电阻，氧化钌的“膜”是采用传统的丝网印刷技术。

薄膜（片式电阻器/片式阵列/电阻排）
一种表面贴装薄膜电阻，其电阻元件相对较薄，以埃为单位（百万分之一英寸）。薄膜电阻器是通过将电阻材料，如镍铬合金或氮化钽，溅射（也称为真空沉积）到衬底的表面而制成。

碳膜（引线式/MELF）
通过在中间核心绝缘体的表面上沉积碳膜而制成的圆柱形电阻器的一般类别描述。

金属箔（表面贴装/引线式）
一种通过在陶瓷衬底上以特定图案光照制造同质金属的电阻器。材料和结构的独特组合使产品具有无可比拟的性能特点和高可靠性。

合成（引线式）
碳合成
对由碳混合物电阻芯和成型的外部绝缘芯组成的电阻器的一般类别描述。

陶瓷合成
一种由粘土、氧化铝和碳混合物组成的电阻器，经过混合和加压成为一个电阻芯，然后用一个成型的外部绝缘芯覆盖。