电阻器定义

什么是电阻？

电阻是一种电气元件，用于在电流流动中产生电阻。几乎在每个电子网络和电路中都能找到它们。电阻的测量单位是欧姆 (Ω)。“欧姆”一词是指当1安培 (A) 的电流通过电阻时所产生的电阻，其两端之间有1伏特 (V) 的压降。它与端子两端的电压成正比。这种比例关系由欧姆定律表示：

R=V/I

电阻有多种用途。它们可用于限制电流、分压、加热以及匹配和加载电路、控制增益以及设定时间常数。它们的电阻值范围超过九个数量级。它们可以作为电力制动器，用于消除火车产生的能量，也可以小于电子设备中的平方毫米。

电阻定义和符号

“电阻”一词指的是一种非电气元件，其主要目的是限制电流的流动。

国际公认的IEC符号是矩形设计，两端带有引线。在美国，它被称为ANSI标准，并广泛用作细长条纹中未辅助电阻的表示。

类型和材料概述

电阻类型可按功能类型和电阻材料分类。电阻的种类可细分为以下几种：

1. 固定电阻器
2. 可变电阻器，例如：
   • 电位器
   • 变阻器
   • 微调电位器
3. 电阻值由物理量决定的电阻器
   • 热敏电阻：（NTC和PTC）电阻由温度决定
   • 光敏电阻：电阻由光强度决定
   • 压敏电阻：电阻取决于电压
   • 磁敏电阻：电阻由磁场决定
   • 应变计：电阻由机械载荷决定

在每种类型中，都存在一个通用符号。根据制造工艺和材料，可以创建不同的细分：

• 碳膜
• 碳膜
• 金属膜
• 金属氧化膜
• 线绕
• 箔

所选技术取决于电阻的用途。在大多数情况下，这是精度、成本、功率以及其他需求之间的折衷。例如，碳膜是一种历史悠久的制造技术，可以制造出精度较低的电阻。然而，它仍然用于某些产生高能脉冲的应用。碳膜电阻的本体由碳纳米颗粒和非导电陶瓷的混合物制成。

碳膜技术生产的电阻比碳复合电阻具有更高的容差（电阻变化更小）。它们由一个惰性棒组成，棒上覆盖着一层薄薄的碳膜。这一层经过电弧切割处理，以增加和调节电阻。

金属氧化膜和金属在当前很受欢迎，并提供优越的性能以确保稳定性和容差。它们也不太受温度变化的影响。与碳膜电阻一样，它们由包裹在细长体周围的绝缘膜制成。金属氧化膜通常更坚固。

线绕电阻器很可能是最古老的类型，可用于高精度和高功率应用。它们是通过将特殊的钢合金线（例如镍或铬）缠绕在非导电芯上制成的。它们经久耐用、精确且电阻低。

缺点是它们在高频下运行时容易产生寄生反应。

为了达到最高的质量和稳定性标准，使用金属箔电阻器。它们是通过将合金膜粘合到陶瓷基板上制成的。

电阻特性

根据用途，电气工程师会为电阻指定各种特性。主要目标是限制电流的流动。因此，主要因素是电阻。制造此值的精度体现在电阻的容差中，并以电阻值的百分比表示（例如，±5%）。还可以指定影响电阻值的其他参数，包括长期稳定性甚至温度系数。这个温度系数通常在高精度应用中定义，将由用作电阻的材料及其机械结构决定。

在射频电子等高频电路中，寄生电容和电感可能会产生不良后果。箔电阻通常具有较低的寄生电抗，而线绕电阻是最成问题的之一。为了能够在音频放大器等精密应用中使用它们，电阻必须保持尽可能小。它通常表示为1 MHz带宽下每伏特施加电压的微伏噪声。对于需要高功率的应用，功率额定值至关重要。这是元件在不影响其特性或造成损坏的情况下能够处理的工作功率。它通常在室温下在自由空气中测定。具有更高功率要求的功率额定值需要更大的尺寸，甚至可能需要散热器。其他因素可能会影响设计规范。示例包括最大电压或脉冲稳定性。当可能出现高压浪涌时，这是一个关键特性。

并非总是只有电气特性至关重要。然而，设计人员还需要考虑机器在恶劣条件下的耐用性。军事标准可以提供有关如何确定材料强度或故障率的指导。

电阻标准

电阻有许多标准。它们提供了测量和量化最重要的属性的方法。还有其他标准适用于物理尺寸和电阻值。也许最著名的标准可以在轴向引线电阻器的色码标记中找到。

电阻色码

根据IEC 60062标记代码，该电阻具有5600欧姆的电阻，容差为2%。

电阻值和容差由一系列环绕元件主体的彩色条纹表示。这种电子元件标记方法最早于20世纪20年代发明。当时印刷技术尚未完全成熟，导致印刷的数字代码对于小型元件来说过于复杂。如今，色码用于高达1瓦的轴向电阻。在这种情况下，前两个条带是电阻数字的最高有效数字；第三个条带决定了乘数因子，第四个条带提供了容差。每种颜色都对应一个唯一的数字，可以在电阻色码表上轻松找到，或者使用色码计算器。

电阻值（优选值）

1950年代，电阻的生产不断增长，从而催生了标准化电阻值的需求。电阻值的范围可以通过使用优选值来标准化。优选值在E系列中定义。在E系列中，每个值都比前一个值大一个特定的百分比。不同的E系列适用于不同的容差。

SMD电阻器

对于SMD（表面贴装器件）电阻器，由于SMD电阻器不够大，无法使用色码，因此采用了数字代码。SMD电阻器就像LED电阻器一样，通常以最常用的值提供。元件的尺寸（长度和宽度）也标准化，称为电阻器封装。“331”表示电阻的值为33Ω x 101 = 330 Ω。

电阻器的应用

电阻器的用途范围非常广泛。它可以从电子电路中使用的精密元件到用于测量物理量的测量设备。由于用途过多且多样，无法提及所有应用，但下面讨论了一些最著名的应用：

1. 串联和并联电阻器

在设计电子电路时，电阻通常可以串联或并联放置。电路设计人员可以使用，例如，多个具有典型电阻值（E系列）的电阻器来获得所需的电阻。对于串联连接，流过每个电阻器的电流相等，而等效电阻将是所有电阻器之和。在并联连接中，每个电阻器的电压相等。等效电阻的倒数是每个并联电阻器倒数值的总和。对于更复杂的系统，可以使用基尔霍夫电路定律。

2. 测量电流（分流电阻器）

可以通过研究具有已知电阻值的超精密电阻上的压降来确定电流。它与电路串联。电流使用欧姆定律计算。这被称为电流表，也称为分流电阻器。通常，它是一个具有最低电阻的极其精确的锰铜电阻器。

3. LED电阻器

LED灯需要特定的电压才能工作。如果电流过低，它将无法点亮LED，而电流过高可能会损坏设备。因此，它们通常与电阻器耦合以调节电流。这些被称为镇流电阻器，用于控制电路的电流。

4. 鼓风机电机电阻器

在汽车中，通风系统由一个由鼓风机电机控制的风扇控制。一个特殊的电阻器用于调节风扇的速度。它被称为电机电阻器。使用不同的设计。其中一种设计是一系列不同尺寸的线绕电阻器，以匹配风扇的速度。另一种设计包括印刷在电路板上的完全集成电路。

5. 电阻在电路功能中的应用

有多种电阻器根据用途发挥作用。在这种情况下，我们可以通过旋钮类型的功能来改变电阻。电阻的变化会影响电路中电流的流动。例如，用于控制电机速度、音乐音调的音高或放大器音量的电阻器等。

6. 电阻用于分压

在元件必须以低于输入电压的电压工作的情况下，分压可能很有用。将电阻器连接在一起可以帮助均匀地降低每个电阻器上的电压，从而帮助设备在这些条件下平稳工作。

7. 也用于加热目的

由于材料内离子的相互作用，某些障碍物会产生电阻。这在导电时会产生大量热量。我们可以在烤面包机、加热器、微波炉、电炉以及其他加热设备中看到电阻器的使用。在灯泡中，灯泡的灯丝（由钨制成）由于电阻（电流缓慢流动）导致极高的温度而变得白炽。

8. 电阻器用于在特定时间和特定频率下工作

许多电路采用交替电阻器和电容器来获取定时源。闪光灯、闪烁的LED、电子警报器以及许多其他电路都依赖此功能。这些是用于飞机和高塔进行防撞测试的设备。它们的工作原理是充电电流直到特定时间，然后释放光。电阻器决定了在特定时刻需要通过的电流。如果电路的电阻增加，那么电路的放电时间也会增加。电容器是一种电荷存储设备，就像水桶盛水一样。它需要一定的时间才能完全充满电流。它的电阻是衡量电容器充满速度的量度。