【導讀】電阻(Resistance,通常用“R”表示),是一個物理量,在物理學中表示導體對電流阻礙作用的大小。導體的電阻越大,表示導體對電流的阻礙作用越大。不同的導體,電阻一般不同,電阻是導體本身的一種特性。電阻將會導致電子流通量的變化,電阻越小,電子流通量越大,反之亦然。而超導體則沒有電阻。
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一、電阻的基本原理
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電阻,和電感、電容一起,是電子學三大基本無源器件;從能量的角度,電阻是一個耗能元件,將電能轉化為熱能。
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數年前,出現了第四種基本無源器件,叫憶阻器(Memristor),代表磁通量和電荷量之間的關系。XX文庫里也有很多資料,有興趣可以了解一下。
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圖片出自維基百科Memristor
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通常,都是根據歐姆定律來定義電阻,給電阻加一個恒定電壓,會產生多大電流;也可以,通過焦耳定律來定義,當電阻流過一個電流,單位時間內會產生多少熱量。
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實際電阻的等效模型
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同樣的,實際電阻都是非理想的,存在一定引線電感和極間電容,當應用場合頻率較高,這些因數不能忽略。
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某薄膜電阻的頻率特性
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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,性能遠達不到如此,其引線電感有幾個nH,極間電容也有幾個pF,大多只能用到幾百MHz或幾個GHz。
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標準阻值表
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上圖出自Vishay文檔
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通常電阻阻值都是標準,上圖給出了不同精度(容差)的電阻的標準阻值,通常乘以10的倍數或除以10的倍數,就可以得到所有阻值。
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如何記住上述阻值表呢?其實也很簡單,注意以下三點:
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● 不同精度的電阻對應著不同精度的系列。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。
● 系列名中的數字代表著該系列有幾個標準阻值,通常為6的倍數。例如,E12系列有12個不同的阻值,E192系列有192個不同的阻值。
● 每個系列的阻值都近似是一個等比數列,公比為10開多少次方,基數是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。
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有興趣的可以按照上表數一數,算一算是不是上述規律。另外,根據IEC的規定,2%精度對應是E48系列有48個阻值,有興趣的可以算一下是哪些值。上表中,Vishay可能不生產該系列了。
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阻值標記(Marking)
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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記表示電阻值。
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E24系列(5%)
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對于大于10Ω,通常有3位數字表示阻值,前兩個表示阻值基數,最后一位表示乘以10的幾次方。例如標記100代表10Ω,而不是100Ω,472代表4.7kΩ。小于10Ω通常用R來表示小數點,例如2R2,表示2.2Ω。
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E96系列(1%)
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通常由2位數字加一個字母表示,2位數字代表是E96系列的第幾個阻值,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,從表中數到47個阻值,是30.1,C代表乘以10的3次方,就是30.1kΩ。
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另外,對于軸向引線封裝的電阻,阻值標記都是一圈一圈的色環,具體含義如下圖所示:
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阻值色環碼
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從左往右,前兩個或三個環代表數字,接下來的環代表乘數,與前面的數字相乘便是阻值。再接下來的環代表電阻的容差,最后就是電阻的溫度系數。
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二、電阻的工藝與結構
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電阻的工藝種類繁多,可以根據阻值是否可以變化,分成兩大類介紹:
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● 固定電阻
● 可變電阻
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2.1 固定電阻
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固定電阻,顧名思義就是電阻值是定值,不可變。大多數時候,我們使用的電阻都是固定值的。可以根據封裝的不同大致再分類
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2.1.1 軸向引線電阻(Axial Leaded Resistor)
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軸線引線電阻通常都是圓柱形,兩個外電極是圓柱體兩端的軸向導線,根據材料和工藝的不同還可以再分為多種。
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繞線電阻(Wire Wound Resistor)
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