电阻器是所有电子元件中最基本和最常用的电阻器,它们几乎被视为理所当然,但它们在电路中起着至关重要的作用
有许多不同的电子元件电阻类型可供电子构造商选择,从非常小的表面贴装芯片电阻到大型线绕功率电阻。
电气或电气中电阻的主要工作电子电路是“抵抗”(因此名称电阻器),通过使用它们所构成的导电材料的类型来调节或设定通过它们的电子(电流)的流动。电阻也可以各种串联和并联组合连接在一起,形成电阻网络,可以作为电路中的电压降,电压分压器或限流器。
典型电阻器
电阻器被称为“无源器件”,即它们不包含电源或放大源,但仅衰减或降低通过它们的电压或电流信号。这种衰减导致电能以热量的形式损失,因为电阻阻止电子流过它。
然后,电阻的两个端子之间需要一个电位差来使电流流动。这种潜在的差异平衡了能量损失。当用于直流电路时,当电路电流流过电阻器时,在端子上测量电位差,也称为电阻器压降。
大多数类型的电阻器是产生电压降的线性器件当电流流过它们时,它们会因为它们遵守欧姆定律而不同,并且不同的电阻值会产生不同的电流或电压值。这在电子电路中非常有用,通过控制或减少它们之间产生的电流或电压,我们可以产生电压 - 电流和电流 - 电压转换器。
有数千个不同的电阻类型并以各种形式生产,因为它们的特殊特性和精度适合某些应用领域,如高稳定性,高电压,大电流等,或用作通用电阻
与不起电阻相关的一些常见特性是:温度系数,电压系数,噪声,频率响应,功率以及电阻温度额定值,物理尺寸和可靠性。
在所有电气和电子电路图和原理图中,固定值电阻器最常用的符号是“之字形”型线,其电阻值以欧姆为单位,Ω。电阻器的固定电阻值从小于1欧姆( <1Ω)到超过数千万欧姆(>10MΩ)的值。
固定电阻只有一个单一的电阻值,例如100Ω,但可变电阻(电位计)可以在零和它们的最大值之间提供无限数量的电阻值。
标准电阻符号
电阻器的原理图和电气图中常用的符号可以是“Z字形”型线或一个矩形框。
所有现代固定值电阻器可分为四大类:
碳成分电阻器 - 碳的制造灰尘或石墨膏,低瓦数值
薄膜或金属陶瓷电阻器 - 由导电金属氧化物浆料制成,具有极低的瓦数值
绕线电阻器 - 用于散热器安装的金属体,具有极高的瓦数额定值
半导体电阻器 - 高频率/精密表面贴装薄膜技术
有各种各样的固定和可变电阻器类型,每种组都有不同的结构形式,每一种都有自己独特的特性,优点和与其他人相比的缺点。包括所有类型将使这一部分非常大,因此我将其限制为最常用和容易获得的通用类型的电阻器。
电阻器的组成类型
碳电阻器是最常见的复合电阻器。碳电阻器是用于电气和电子电路的廉价通用电阻器。它们的电阻元件由精细研磨的碳粉或石墨(类似于铅笔芯)和非导电陶瓷(粘土)粉末的混合物制成,将它们全部粘合在一起。
碳电阻
碳粉与陶瓷(导体与绝缘体)的比例决定了混合物的总电阻值,碳的比例越高,整体越低抵抗性。混合物被模制成圆柱形,金属线或引线连接到每一端以提供如图所示的电连接,然后涂覆外部绝缘材料和颜色编码标记以表示其电阻值。
碳电阻器
碳复合电阻器是中低功率型电感器具有低电感,使其成为高频应用的理想选择,但它们在热时也会受到噪音和稳定性的影响。碳复合电阻器通常以“CR”符号为前缀(例如,CR10kΩ),可在 E6 中获得(±20% 公差(精度)), E12 (±10%公差)和 E24 (±5%公差)封装,额定功率从 0.250 或 1/4 瓦特到 5 瓦特。
碳复合电阻器类型制造起来非常便宜,因此通常用于电路中。然而,由于它们的制造工艺,碳型电阻器具有非常大的公差,因此为了获得更高的精度和高值电阻,使用薄膜型电阻器
薄膜型电阻器
通用术语“薄膜电阻”由金属薄膜,碳薄膜和金属氧化物薄膜组成电阻器类型,通常通过将纯金属(如镍)或氧化物薄膜(如氧化锡)沉积到绝缘陶瓷棒或基板上而制成。
薄膜电阻器
通过增加所需的沉积薄膜厚度来控制电阻器的电阻值,使其具有“厚膜电阻器”或“薄膜”的名称电阻“。
一旦沉积,就会使用激光将高精度螺旋螺旋槽型图案切割成这种薄膜。切割薄膜具有增加导电或电阻路径的效果,有点像采用长长的直线并将其形成线圈。
与更简单的碳组合物类型相比,这种制造方法允许更接近的公差电阻器(1%或更小)。电阻器的容差是优选值(即100欧姆)与其实际制造值(即103.6欧姆)之间的差值,并表示为百分比,例如5%,10%等,在我们的示例中为实际值公差为3.6%。与其他类型相比,薄膜型电阻器也可以获得更高的最大欧姆值,并且可以使用超过10MΩ(10百万欧姆)的值。
薄膜电阻器
金属膜电阻器具有比碳当量更好的温度稳定性,噪音更低,通常更好高频或射频应用。金属氧化物电阻器具有更好的高浪涌电流能力,其温度额定值远高于等效的金属膜电阻器。
另一种薄膜电阻器,通常称为厚膜电阻器通过将厚度更大的CERamic和METAl的导电浆料(称为金属陶瓷)沉积到氧化铝陶瓷基板上来制造。 。金属陶瓷电阻器具有与金属薄膜电阻器类似的特性,通常用于制造小型表面贴装芯片型电阻器,多电阻器网络在一个封装中用于pcb和高频电阻器。它们具有良好的温度稳定性,低噪声和良好的额定电压,但浪涌电流特性低。
金属膜电阻器以“MFR”为前缀碳膜类型的符号(例如,MFR100kΩ)和 CF 。金属膜电阻器有 E24 (±5%和±2%公差), E96 (±1%公差)和 E192 ( ±0.5%,±0.25%和±0.1%公差)封装,额定功率为0.05(1/20)瓦特至1/2瓦特。一般而言,薄膜电阻器,特别是金属薄膜电阻器是精密的低功率元件。
线绕电阻类型
另一种类型的电阻,称为线绕电阻器,通过将薄金属合金线(镍铬合金)或类似的线缠绕在绝缘陶瓷成形器上,形成螺旋形螺旋,类似于上面的薄膜电阻器。
线绕电阻器
这些类型的电阻器通常仅提供非常低的欧姆高精度值(从0.01Ω到100kΩ )由于导线的规格和前者可能的匝数使其成为测量电路和惠斯通电桥类型应用的理想选择。
它们还能够处理比其他电阻更高的电流具有相同的欧姆值,额定功率超过300瓦。这些高功率电阻器被模制或压入铝制散热器主体,并附有散热片以增加其整体表面积,从而促进热量损失和冷却。
这些特殊类型的电阻器称为“底盘安装电阻器”,因为它们被设计成物理安装在散热器或金属板上,以进一步消散产生的热量。将电阻器安装到散热器上可进一步提高其载流能力。
另一种线绕电阻器是电源线绕电阻器。这些是高温,高功率无感电阻器类型,通常涂有玻璃或玻璃环氧树脂搪瓷,用于电阻组或直流电机/伺服控制和动态制动应用。它们甚至可以用作低瓦数空间或机柜加热器。
无感电阻线缠绕在覆盖有云母的陶瓷或瓷管上,以防止合金线在热时移动。线绕电阻器具有各种电阻和额定功率,电力线绕电阻器的一个主要用途是电火的电加热元件,它将流过它的电流转换成热量,每个元件耗散高达1000瓦,( 1kW)的能量。
由于标准绕线电阻器的导线缠绕在电阻器主体内部的线圈中,因此它起到电感器的作用,使其具有电感和电阻。这通过在高频下产生相移来影响电阻器在AC电路中的表现,尤其是在较大尺寸的电阻器中。电阻和引线中实际电阻路径的长度有助于电感与“表观”直流电阻串联,从而导致总阻抗路径 Z 欧姆。
阻抗( Z )是电阻( R )和电感( X )的综合影响,以欧姆为单位,对于串联交流电路,以, Z 2 = R 2 + X 2 。
用于交流电路时该电感值随频率而变化(感抗, X L =2πL)因此,电阻的总值会发生变化。感应电抗随频率增加,但在DC(零频率)时为零。然后,不得在交流或放大器类型电路中设计或使用线绕电阻器,其中电阻器两端的频率发生变化。但是,也可以使用特殊的无感线绕电阻器。
线绕电阻器
线绕电阻器类型以“WH”或“W”符号为前缀(例如WH10Ω),可在 WH 铝包装(±1%,±2%,±5%和±10%公差)或 W 玻璃质搪瓷包装(±1%,±2%和±5%公差) )额定功率从1W到300W或更高。
电阻器类型总结
然后总结一下,有许多不同类型的电阻可用于低成本,大容差,通用碳类型电阻器通过低容差,高成本,精密薄膜电阻器以及高功率,线绕陶瓷电阻器。电阻器调节,阻止或设定通过特定路径的电流,或者它可以在电路中施加电压降低。
电阻器的电阻值,其限制电流的能力在欧姆(Ω)从每个欧姆不到1欧姆到数百万欧姆(兆欧)。电阻可以是固定值,例如:100欧姆(100Ω)或可变,如 0 至100Ω。
无论从直流到非常高频的电源频率如何,电阻总是具有相同的电阻值,并且所有电阻都有一个共同点,它们在电路中以欧姆为单位的电阻值在本质上总是正的,电气或电子电路中电阻器的使用和应用是巨大的,并且几乎每个使用一种或多种电阻器设计的电子电路都是变化的。电阻器通常用于诸如限流的目的,为半导体器件提供适当的控制电压,例如双极晶体管,保护LED或其他半导体器件免受过电流损坏,以及调节或限制音频或滤波器电路中的频率响应。
在数字电路中,可以使用不同类型的电阻来上拉或下拉数字逻辑芯片输入引脚的电压,或者通过放置两个电阻来控制电路中某点的电压。串联创建一个分压网络,列表是无穷无尽的!
在下一个关于电阻的教程中,我们将看看识别电阻值的不同方法。不同类型的固定电阻,最常见的识别方法是使用颜色代码和电阻体周围的色带。
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