電阻器
[拼音]:dianzuqi
[外文]:resistor
用電阻材料制成的、有一定結(jié)構(gòu)形式、能在電路中起限制電流通過作用的二端電子元件。阻值不能改變的稱為固定電阻器。阻值可變的稱為電位器或可變電阻器。理想的電阻器是線性的,即通過電阻器的瞬時電流與外加瞬時電壓成正比。一些特殊電阻器,如熱敏電阻器、壓敏電阻器和敏感元件,其電壓與電流的關系是非線性的。電阻器是電子電路中應用數(shù)量最多的元件,通常按功率和阻值形成不同系列,供電路設計者選用。
電阻器在電路中主要用來調(diào)節(jié)和穩(wěn)定電流與電壓,可作為分流器和分壓器,也可作電路匹配負載。根據(jù)電路要求,還可用于放大電路的負反饋或正反饋、電壓-電流轉(zhuǎn)換、輸入過載時的電壓或電流保護元件,又可組成RC電路作為振蕩、濾波、旁路、微分、積分和時間常數(shù)元件等。
發(fā)展簡況
1885年英國C.布雷德利發(fā)明模壓碳質(zhì)實芯電阻器。1897年英國T.甘布里爾和A.哈里斯用含碳墨汁制成碳膜電阻器。1913~1919年英國W.斯旺和德國F.克魯格先后發(fā)明金屬膜電阻器。1925年德國西門子- 哈爾斯克公司發(fā)明熱分解碳膜電阻器,打破了碳質(zhì)實芯電阻器壟斷市場的局面。晶體管問世后,對電阻器的小型化、阻值穩(wěn)定性等指標要求更嚴,促進了各類新型電阻器的發(fā)展。美國貝爾實驗室1959年研制成 TaN電阻器。60年代以來,采用滾筒磁控濺射、激光阻值微調(diào)等新工藝,部分產(chǎn)品向平面化、集成化、微型化及片狀化方面發(fā)展。
基本原理
電阻器由電阻體、骨架和引出端三部分構(gòu)成(實芯電阻器的電阻體與骨架合而為一),而決定阻值的只是電阻體。對于截面均勻的電阻體,電阻值為
式中ρ為電阻材料的電阻率(歐/厘米2);L為電阻體的長度(厘米);A為電阻體的截面積(厘米2)。
薄膜電阻體的厚度d 很小,難于測準,且ρ又隨厚度而變化,故把視為與薄膜材料有關的常數(shù),稱為膜電阻。實際上它就是正方形薄膜的阻值,故又稱方阻(歐/方)。對于均勻薄膜
式中W 為薄膜的寬度(厘米)。通常Rs應在一有限范圍內(nèi),Rs太大會影響電阻器性能的穩(wěn)定。因此圓柱形電阻體以刻槽方法,平面形電阻體用刻蝕迂回圖形的方法來擴大其阻值范圍,并進行阻值微調(diào)。
參數(shù)與特性
表征電阻特性的主要參數(shù)有標稱阻值及其允許偏差、額定功率、負荷特性、電阻溫度系數(shù)等。
標稱阻值
用數(shù)字或色標在電阻器上標志的設計阻值。單位為歐(Ω)、千歐(kΩ)、兆歐(MΩ)、太歐(TΩ)。阻值按標準化優(yōu)先數(shù)系列制造,系列數(shù)對應于允許偏差。
允許偏差
實際阻值與標稱阻值間允許的最大偏差,以百分比表示。常用的有±5%、±10%、±20%,精密的小于±1%,高精密的可達0.001%。精度由允許偏差和不可逆阻值變化二者決定。
額定功率
電阻器在額定溫度(最高環(huán)境溫度)tR下連續(xù)工作所允許耗散的最大功率。對每種電阻器同時還規(guī)定最高工作電壓,即當阻值較高時即使并未達到額定功率,也不能超過最高工作電壓使用。
負荷特性
當工作環(huán)境溫度低于tR時,電阻器也不能超過其額定功率使用,當超過tR時,必須降低負荷功率。對每種電阻器都有規(guī)定的負荷特性(圖1)。此外,在低氣壓下負荷允許相應降低。在脈沖負荷下,脈沖平均功率遠低于額定功率,一般另有規(guī)定。
電阻溫度系數(shù)
在規(guī)定的環(huán)境溫度范圍內(nèi),溫度每改變1℃時阻值的平均相對變化,用ppm/℃表示。
除了以上幾種參數(shù)外,還有非線性(電流與所加電壓特性偏離線性關系的程度)、電壓系數(shù)(所加電壓每改變 1伏阻值的相對變化率)、電流噪聲(電阻體內(nèi)因電流流動所產(chǎn)生的噪聲電勢的有效值與測試電壓之比,用電流噪聲指數(shù)來表示)、高頻特性(由于電阻體內(nèi)在分布電容和分布電感的影響,使阻值隨工作頻率增高而下降的關系曲線,見圖2)、長期穩(wěn)定性(電阻器在長期使用或貯存過程中受環(huán)境條件的影響阻值發(fā)生不可逆變化的過程)等技術指標。
電阻器按材料和結(jié)構(gòu)工藝分為線繞和非線繞兩類。后者又可分為薄膜、厚膜、實芯、箔式等。按外形分,有圓柱形和片形。按用途分,有通用、精密、高頻、高壓、高阻、大功率和電阻網(wǎng)絡等。
展望
電阻器的發(fā)展方向是:
(1)小型化、高可靠性;
(2)分立的小型電阻器仍有廣泛的用處,但將進一步縮小體積,提高性能,降低價格;
(3)在消費類電子產(chǎn)品中,碳膜電阻器仍占優(yōu)勢,而精密的電阻器則將以金屬膜電阻器為主,大部分小功率線繞電阻器將被取代;
(4)為適應電路集成化、平面化的發(fā)展,對片狀電阻器的需要將明顯增加;通用型將傾向于發(fā)展厚膜電阻器,而精密型則仍將傾向于薄膜類中的金屬膜和金屬箔電阻器;
(5)發(fā)展組合的電阻網(wǎng)絡。
參考文章
- 電阻器的檢測方法與經(jīng)驗是什么?電氣技術
- 如何檢測熔斷電阻器?電氣技術
- 常用的電阻器阻值標示方法有哪些?各是怎樣表示的?測控技術
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