电阻的分类与结构

什么是电阻?导体对电流的阻碍作用就叫该导体的电阻。电阻(Resistance，通常用“R”表示)是一个物理量，在物理学中表示导体对电流阻碍作用的大小。

导体的电阻越大，表示导体对电流的阻碍作用越大。不同的导体，电阻一般不同，电阻是导体本身的一种性质。导体的电阻通常用字母R表示，电阻的单位是欧姆，简称欧，符号为Ω。

电阻器

那么电阻是不是尽善尽美呢?当然不是。正由于有电阻的存在，我们才能够控制电流的大小。为了让电流依照人们的意愿做功，人们创造了电阻器。

电阻器是限制电流的元件，通常简称为电阻，是一种最根本最常用的电子元件，普遍应用在各种各类电子电路中。

由于制造资料和构造不同，电阻有许多品种，常见的有碳膜电阻器、金属膜电阻器、有机实芯电阻器、线绕电阻器、额定抽头电阻器、可变电阻器、滑线式变阻器和片状电阻器等。

在电子制造中普通常用碳膜或金属膜电阻器。碳膜电阻用具有稳定性较高、高频特性好、负温度系数小、脉冲负荷稳定及本钱低廉等特性，应用普遍。金属膜电阻用具有稳定性高、温度系数小、耐热性能好、噪声很小、工作频率范围宽及体积小等特性，应用也很普遍。

电阻的分类与结构

轴向引线电阻(Axial Leaded Resistor)

轴线引线电阻通常都是圆柱形，两个外电极是圆柱体两端的轴向导线，根据材料和工艺的不同还可以再分为多种。

绕线电阻(Wire Wound Resistor)

绕线电阻是将镍铬合金导线绕在氧化铝陶瓷基底上，一圈一圈控制电阻大小。绕线电阻可以制作为精密电阻，容差可以到0.005%，同时温度系数非常低，缺点是绕线电阻的寄生电感比较大，不能用于高频。绕线电阻的体积可以做的很大，然后加外部散热器，可以用作大功率电阻。

碳合成电阻(Carbon Composition Resistor)

碳合成电阻主要是由碳粉末和粘合剂一起烧结成圆柱型的电阻体，其中碳粉末的浓度决定了电阻值的大小，在两端加镀锡铜引线，最后封装成型。碳合成电阻工艺简单，原材料也容易获得，所以价格最便宜。但是碳合成电阻的性能不太好，容差比较大(也就是做不了精密电阻)，温度特性不好，通常噪声比较大。碳合成电阻耐压性能较好，由于内部是可以看作是碳棒，基本不会被击穿导致被烧毁。

碳膜电阻(Carbon Film Resistor)

碳膜电阻主要是在陶瓷棒上形成一层碳混合物膜，例如直接涂一层，碳膜的厚度和其中碳浓度可以控制电阻的大小;为了更加精确的控制电阻，可以在碳膜上加工出螺旋沟槽，螺旋越多电阻越大;最后加金属引线，树脂封装成型。碳膜电阻的工艺更加复杂一点，可以做精密电阻，但由于碳质的原因，还是温度特性不太好。

碳膜电阻器是膜式电阻器(FilmResistors)中的一种。它是采用高温真空镀膜技术将碳紧密附在瓷棒表面形成碳膜，然后加适当接头切割，并在其表面涂上环氧树脂密封保护而成的。其表面常涂以绿色保护漆。碳膜的厚度决定阻值的大小，通常用控制膜的厚度和刻槽来控制电阻器。

金属膜电阻(Metal Film Resistor)

与碳膜电阻结构类似，金属膜电阻主要是利用真空沉积技术在陶瓷棒上形成一层镍铬合金镀膜，然后在镀膜上加工出螺旋沟槽来精确控制电阻。金属膜电阻可以说是性能比较好的电阻，精度高，可以做E192系列，然后温度特性好，噪声低，更加稳定。

金属膜电阻是是用镍铬或类似的合金真空电镀技术，着膜于白瓷棒表面，经过切割调试阻值，以达到最终要求的精密阻值。金属膜电阻器提供广泛的阻值范围，有着精密阻值，公差范围小的特性。亦可应用于金属膜保险丝电阻器。

而碳膜电阻是目前电子、电器、资讯产品使用量最大，价格最便宜，品质稳定性信赖度高。其是从高温真空中分离出有机化合物之碳，紧密附着于瓷棒表面之碳膜体，而加以适当之接头后切割调适而成，并在其表面涂上环氧树脂密封以保护。碳膜电阻从外观上，金属膜的为五个环(1%)，碳膜的为四环(5%)。金属膜的为蓝色，碳膜的 为土黄色或是其他的色。

金属氧化物膜电阻(Metal Oxide Film Resistor)

与金属膜电阻结构类似，金属氧化物膜主要是在陶瓷棒形成一层锡氧化物膜，为了增加电阻，可以在锡氧化物膜上加一层锑氧化物膜，然后在氧化物膜上加工出螺旋沟槽来精确控制电阻。金属氧化物膜电阻最大的优势就是耐高温。

金属箔电阻(Metal Foil Resistor)

金属箔电阻是通过真空熔炼形成镍铬合金，然后通过滚碾的方式制作成金属箔，再将金属箔黏合在氧化铝陶瓷基底上，再通过光刻工艺来控制金属箔的形状，从而控制电阻。金属箔电阻是目前性能可以控制到最好的电阻。

厚膜电阻(Thick Film Resistor)

厚膜电阻采用的丝网印刷法，就是再陶瓷基底上贴一层钯化银电极，然后在电极之间印刷一层二氧化钌作为电阻体。厚膜电阻的电阻膜通常比较厚，大约100微米。具体工艺流程如下图所示。

厚膜电阻是目前应用最多的电阻，价格便宜，容差有5%和1%，绝大多数产品中使用的都是5%和1%的片状厚膜电阻。

薄膜电阻(Thin Film Resistor)

薄膜电阻就是氧化铝陶瓷基底上通过真空沉积形成镍化铬薄膜，通常只有0.1um厚，只有厚膜电阻的千分之一，然后通过光刻工艺将薄膜蚀刻成一定的形状。光刻工艺十分精确，可以形成复杂的形状，因此，薄膜电容的性能可以控制的很好。

薄膜电阻和厚膜电阻是电阻类应用广泛，外型也极为相似，很多用户都将他们混淆或者直接把它们当成同一样的元器件，那么它们究竟是不是一样的呢?有什么区别呢?

薄膜电阻与厚膜电阻，在半透明外壳下呈现的图案

两者的最大区别是：首先当然是膜厚的区别，厚膜电阻的膜厚通常大于10μm，而薄膜电阻通常小于10μm，而且大多更是小于1μm; 其次是制造工艺的区别，厚膜电阻通常是采用丝网印刷工艺制作而成，薄膜电阻采用的是真空蒸发、磁控溅射等工艺方法将具有一定电阻率的材料蒸镀于绝缘材料表面制成电阻器。

再有就是厚膜电阻一般精度不如薄膜电阻高，厚膜电阻常见精度是10%，5%，1%等，而薄膜电阻精度可达到0.1%、0.01%等;同时，在温度系数上，厚膜电阻通常较大，而薄膜电阻的温度系数可以做到非常低，如5PPM/℃,10 PPM/℃等，因此薄膜电阻的阻值随温度变化小，更加稳定可靠。

薄膜电阻具有更多的优点，价格也相对贵些，常用于各类仪器仪表，医疗器械，电源，电力设备，电子数码产品等。在电阻选型时，当然不能盲目的选择最贵的，而是根据实际需要选择合适的，当温度系数和精度要求高时，就使用薄膜工艺的电阻,如果是一般要求就可使用厚膜工艺的。

可变电阻就是电阻值可以变化，可以有两种：一是可以手动调整阻值的电阻;另一种就是电阻值可以根据其他物理条件而变化。

可调电阻，上中学的时候，应该都使用过滑动变阻器做实验，动一动滑动变阻器，小灯泡可以变亮或变暗。滑动变阻器就是可调电阻，原理都是一样的。

可调电阻，通常分成了三种：

Potentiometer

电位器或分压计，这是一种三端口器件。电位器被中间抽头分成两个电阻，通过中间抽头可以改变两个电阻的阻值，就可以改变分得的电压。

Rheostat

变阻器，其实就是电位器，唯一的区别就是变阻器只需要用到两个端口，纯粹一个可以精确调整阻值的电阻。

Trimmer

微调器，其实也是电位器，只不过不需要经常调整，例如设备出厂的时候调整一下即可，通常需要用螺丝刀等特殊工具才能调整。

敏感电阻是一类敏感元件，这类电阻大都对某种物理条件特别敏感，该物理条件一变化，电阻值就会随着变化，通常可以用作传感器， 例如光敏电阻、湿敏电阻、磁敏电阻等等。在电路设计应用比较多的应该是热敏电阻和压敏电阻，常用作保护器件。

热敏电阻，PTC热敏电阻，全英文是Positive Temperature CoeffiCient，翻译出来是正温度系数热敏电阻，产品特性表现为随着温度升高，电阻是正系数变大。NTC热敏电阻，全英文是Negative Temperature CoeffiCient，翻译出来是负温度系数热敏电阻，产品特性表现为随着温度升高，电阻是正系数变小。

压敏电阻通常都是金属氧化物可变电阻，即Metal Oxide Varistor(MOV)，其电阻材料是氧化锌颗粒和陶瓷颗粒混合后一起烧结成型。MOV的特性就是当电压超过一定阈值的时候，电阻迅速下降，可以通过大电流，因此可以用于浪涌防护和过压保护。

将氧化锌陶瓷采用和MLCC类似的工艺制作成多层型压敏电阻，即 MLV。MLV封装较小，通常是片状的，额定电压和通流能力都比MOV小很多，适用于低压直流场合。

按照电阻的使用范围和用途分类

普通型：指能适应一般技术要求的电阻，额定功率范围为0.052W，阻值为1Ω22MΩ，允许偏差±5%、±10%、±20%等。

精密型：有较高精密度及稳定性，功率一般不大于2瓦，标称值在0.01Ω20MΩ之间，精度在±2%±0.001%之间分档。

高频型：电阻自身电感量极小，常称为无感电阻。用于高频电路，阻值小于1kΩ，功率范围宽，最大可达100W。

高压型：用于高压装置中，功率在0.5~15W之间，额定电压可达35kV以上，标称阻值可达1(1000MΩ)。

高阻型：阻值在10MΩ以上，最高可达1014Ω。

集成电阻(电阻排)：这是一种电阻网络，它具有体积小、规整化、精密度高等特点，特别适用于电子仪器仪表及计算机产品中。

敏感电阻：各类敏感电阻，按其信息传输关系可分为缓变型和突变型两种，广泛应用于检测和自动化控制等技术领域。

压敏电阻：主要有氧化锌、碳化硅和氧化锌压敏电阻。

湿敏电阻：湿敏电阻由感湿层、电极、绝缘体组成。氯化锂湿敏电阻随湿度上升而电阻减小，缺点为测试范围小、特性重复性不好、受温度影响大。碳湿敏电阻缺点为低温灵敏度低、阻值受温度影响大，较少使用。氧化物湿敏电阻性能较优越，可长期使用，受温度影响小.，阻值与湿度变化呈线性关系。

光敏电阻：光敏电阻大多是由半导体材料制成的，它利用半导体的光导电特性使电阻器的阻值随入射光线的强弱发生变化。当入射光线增强时，电阻值明显减小;当入射光线减弱时，阻值显著增大占

气敏电阻：气敏电阻利用某些半导体吸收某种气体后发生氧化还原反应制成，主要成分是金属氧化物，主要品种有金属氧化物气敏电阻、复合氧化物气敏电阻、陶瓷气敏电阻等。

力敏电阻：力敏电阻是一种阻值随压力变化丽变化的电阻，可制成各种力矩计、半导体话筒、压力传感器等。主要品种有硅力敏电阻器、硒碲合金力敏电阻器，相对而言，合金力敏电阻器具有更高灵敏度。

热敏电阻：热敏电阻器是敏感元件的一类，按照温度系数不同分为正温度系数热敏电阻器(PTC)和负温度系数热敏电阻器(NTC)。热敏电阻器的典型特点是对温度敏感，不同的温度下表现出不同的电阻值。正温度系数热敏电阻器(PTC)在温度越高时电阻值越大，负温度系数热敏电阻器(NTC)在温度越高时电阻值越低，它们同属于半导体器件。

热敏电阻特点：①灵敏度较高，其电阻温度系数要比金属大10～100倍以上;②工作温度范围宽，常温器件适用于-55℃～315℃，高温器件适用温度高于315℃(目前最高可达到2000℃)低温器件适用于-273℃～55℃;③体积小，能够测量其他温度计无法测量的空隙、腔体及生物体内血管的温度;④使用方便，电阻值可在0.1～100kΩ间任意选择;⑤易加工成复杂的形状，可大批量生产;⑥稳定性好、过载能力强。

热敏电阻器种类：正温度系数(PTC)和负温度系数(NTC)。PTC热敏电阻器的阻值随着温度升高而增大，NTC热敏电阻器的阻值随着温度升高而减小。目前应用最广泛的是NTC热敏电阻器。

熔断电阻器：熔断电阻器俗称熔丝电阻器，是一种具有熔断丝及电阻器作用的双功能元件。在正常情况下具有普通电阻器的功能，一旦电路出现故障时，该电阻器因过负荷会在规定的时间内熔断开路，从而起到保护其他电路的作用。熔断电阻器多为灰色，用色环或数字表示电阻值。

与传统的熔断器和其他保护装置相比，熔断电阻器具有结构简单、使用方便、熔断功率小、熔断时间短等优点，广泛用于电子设备中。

磁敏电阻：磁敏电阻是利用磁电效应能改变电阻器的电阻值的原理制成的，其阻值会随穿过它的磁通量密度的变化而变化。它的显著特点是，在弱磁场中阻值与磁场强度的关系呈平方关系，并有很高的灵敏度。

电阻选型——根据电阻材料

电阻有6个重要的应用领域：1)高压;2)电路保护;3) 高功率和耗散;4)电流感应;5) 脉冲/浪涌情况;6)信号调理和仪表。

一般来说专业的电阻制造商都会通过各种先进的物理配置和高纯度材料的构造技术来满足这些各种领域的要求。

根据电阻的制造和材料主要有以下几种：

1、组合物电阻

电阻元件材料分布在整个基板上。

2、绕线电阻

绕线电阻是将金属线缠绕在绝缘棒上，然后焊接到金属端盖上。

3、薄膜电阻

薄膜电阻是在基材上涂有一层非常薄的导电材料。

4、块体金属电阻

块体金属电阻有较粗的金属线或金属条形成无基底的支撑结构。

5、厚膜电阻

厚膜电阻含有玻璃和金属颗粒的浆料被烧制以形成电阻层。

电阻选型——根据电阻类型

主要介绍以下几种不同类型的电路：贴片电阻、插件电阻、绕线电阻、电流检测电阻、热敏电阻、电位器。主要是从特性、应用、封装以及部件选择。

1、贴片电阻

贴片电阻比插件电阻具有尺寸优势，非常适合印刷电路板(PCB)。一些常见应用是上拉/下拉，分压，限流以及在高通/低通/的某些频率下过滤信号带通滤波器。也可以使用 0Ω 电阻作为跳线。贴片电阻有两种：薄膜电阻和厚膜电阻。

1)薄膜电阻

薄膜电阻用于高精度音频、医疗或测试设备等应用。与厚膜电阻相比，它们具有较低的阻值变化 (精度0.1%-2%)、较低的温度系数 (5 ppm/K) 并且噪声较小，但是更贵。

2)厚膜电阻

厚膜电阻是最常见的电阻类型，大多数应用都需要应用到。厚膜电阻具有变化大 (精度1%-5%)、更高的温度系数 (50 ppm/K)，并且比薄膜电阻噪音更大。如果没有特定的性能要求，厚膜电阻通常是首选。

封装：0201、0402、0603、0805 和 1206 封装是最常见的。

数字代表英制尺寸，0402 为 0.04 X 0.02 英寸，0603 为 0.06 X 0.03 英寸，依此类推。

2、插件电阻

插件电阻很受欢迎并被广泛使用，尤其是。在进行电路原型设计，易于更换并且可以与面包板一起使用。主要功能是上拉/下拉、分压、限流和滤波。有多种类型的插件电阻。

插件电阻排

插件电阻中碳膜电阻和金属膜电阻是最受欢迎的。

1)碳膜电阻

碳膜电阻的阻值变化较大(精度2%-10%)。最常采用 E12 (± 10%)、E24 (± 5%) 和 E48 (±2%) 封装。大多数应用已经用金属膜电阻代替了碳膜电阻。碳膜电阻的温度系数 (TC) 通常为负值——大约 -500ppm/K——但准确值取决于电阻值和尺寸。

2)金属膜电阻

金属膜电阻的阻值变化较小(精度0.1%-2%)，稳定性较高。

金属膜电阻最常采用 E48 (±2%)、E96 (±1 %) 和 E192 (±0.5%、±0.25% 和 ±0.1%) 封装。因为它们比碳膜电阻具有更好的性能并且价格便宜，金属膜电阻温度系数 (TC) 约为 ±100 ppm/K - 一些部件具有正 TC，而其他部件具有负 TC。

金属膜电阻构造图

3)碳成分电阻

碳成分电阻其变化大、稳定性差，已被碳或金属膜电阻所取代。不过具有良好的高频特性，并且擅长承受高能脉冲，在焊接设备和高压电源中会使用。

碳成分电阻构造图

4)金属氧化物电阻

金属氧化物是碳成分电阻的第一个替代品，但在大多数应用中正在被金属膜电阻所取代。它们仍然用于高耐用性应用，因为它们可以处理更高的温度并具有更高的额定功率 (>1W)。

通常来说阻值是由色环来确定。

3、线绕电阻

线绕电阻是通过将细线缠绕在陶瓷棒上制成的。用于高精度设备，例如万用表、示波器和其他测量设备。可以通过大电流而不会过热的绕线电阻用于电源和其他大电流电路。

绕线电阻构造图

绕线电阻可以提供非常高的额定功率(高达 1000W)，并且可以在非常高的温度(高达 300 摄氏度)下运行。它们还具有良好的长期稳定性——与金属膜电阻相比，变化为 15-50 ppm/年，金属膜电阻的变化为 200-600 ppm/年，是噪声性能的最佳选择。

缺点：仅适用于低欧姆范围(0.1Ω 至 100kΩ)。因为绕线产生电阻，它们有自己的电感，所以它们的高频特性最差。在所有电阻类型中。它们也比其他常见类型的电阻更昂贵。

应用：通常用于断路器和保险丝，因为它们具有高功率能力。

4、热敏电阻

热敏电阻是电阻值随温度变化而显着变化的电阻。

如果你需要在很宽的温度范围内改变电阻时，使用NTC 热敏电阻。NTC热敏电阻的电阻随温度而降低，是-55C到200C之间温度传感器的不错选择。

当你需要在特定温度下突然改变电阻时，使用PTC 热敏电阻，PTC 热敏电阻在过流保护应用中很受欢迎。保持电流是指 PTC 热敏电阻绝对“短路”时的电流，而跳闸电流是指 PTC 热敏电阻绝对“开路”时的电流。

5、电位器

电位器提供可变电阻，可用于各种应用，例如放大器增益控制、电路调谐等。微调电位器(或微调电位器)是小型电位器，可以安装在 PCB 上并使用螺丝刀进行调整。可以是 SMD 或插件，并且可以具有顶部或侧面调整方向。它们也可以是单圈或多圈。单圈电位器用于放大器等仅需要单次控制的应用。多圈电位器用于更精确的控制，最多可以有 25 圈。

电阻选型——根据电阻参数

1、电阻值

阻值(R)是电阻元件的主要规格，表示该元件提供的单个电阻值或电阻范围。

使用欧姆定律，系统的电压 (V) 和电流 (I) 可用于找到电阻元件所需的电阻值。

R = V / R(电阻选型计算公式)

电阻的值取决于制造它的电阻材料的长度、横截面积和电阻率。

2、温度系数

由于温度变化引起的电阻变化在特定温度范围内通常非常小。这是因为制造商选择了电阻率受温度影响不大的材料。也就是说，材料(以及电阻)具有低温度系数。

换句话说，每摄氏度的值只有很小的变化。这种值的变化通常以百万分之几 (ppm) 为单位，因此作为其规格的一部分。这个大家可以去datasheet(数据手册)上去查看。

电阻值随温度变化的变化不太依赖于组件尺寸的变化，因为它会因温度变化而膨胀或收缩。主要是由于制造材料的原子的活动引起的材料电阻率的变化。

3、频率响应

理想情况下，电阻应该充当纯电阻，没有其他类型组件的任何特性，通常用于直流电路时是看做纯电阻。

在交流电路中，某些电阻可能具有使其不适合特定用途的特性。

在高频下，一些电阻还具有电容和/或电感的特性。因此，它们将具有称为电抗的属性，类似于电阻，但取决于通过组件的交流信号的频率。

电阻的频率响应告诉我们在什么频率下电阻器仍然充当纯电阻，而与这些其他类型的频率相关组件没有任何显着影响。

频率响应的程度：碳成分电阻>薄膜型电阻>绕线电阻(最差)

4、功耗

功耗是电阻在不导致过热的情况下可以消耗的功率量的量度。

电阻是按标准额定功率制造的，大多数都是 1W 的分数，而一些较大的碳和金属电阻的功率为1W到5W，线绕电阻的额定功率通常高达约 25W。

5、功率降额

额定功率是电阻支持的最大功率。此额定值以瓦特 (W) 为单位，用于描述电阻可以消散多少热能而不会过热和持续损坏。只要不超过额定功率，并且不超过元件的电流额定值和电压额定值，电阻器可以在任何电压和电流组合下工作。

利用焦耳定律，系统的电压 (V) 和电流 (I) 也可用于求系统中的功率。

P = IV(电阻选型公式)

通过在方程中代入欧姆定律，可以使用电阻和系统电流来确定功率。

P = I (IR) = I 2 R(电阻选型额定功率公式)

额定功率特性曲线

该曲线显示了必须如何降低电阻的指定额定功率(降额)在高于正常工作范围的各种温度下。

6、最高温度

电阻设计为在指定的温度范围内工作，容差和温度系数等参数不能超出此规定的温度范围。

除任何环境温度外，由于工作电路产生的热量，在大多数用途中要达到的温度范围的最可能限制将是最大值。

7、最大电压

当电流流过电阻时，电阻上产生的电压会对制造电阻的材料产生电应力。如果该电压超过允许的最大值，则电阻可能会突然击穿并出现电压闪络。不同类型电阻的最大电压差异很大，从某些表面贴装类型的仅几伏特到某些专业高压电阻器的几千伏特。

 

安全组件符号

维修设备时，建议尽可能使用原制造商提供的更换部件。在维修任何电子设备时，必须密切注意制造商针对正在处理的特定设备的维修手册。

8、容差(精度)

容差是电阻精度的量度。较低的容差表示电阻与指示的电阻值的偏差较小。对于编码的独立电阻，第四个颜色通常表示精度。没有公差带通常表示±20% 的精度。具有金精度(±5)的 1kΩ 电阻的实际电阻可以是 950Ω 和 1050Ω 之间的任何值。

　　审核编辑：汤梓红