编者按:电子技术初学者在学习、应用电子技术的过程中,经常与各种各样的电子元器件“打交道”,只有先熟悉它们,才能在应用中得心应手。本系列连载文章将简单地介绍一些常用的电子元件的特性、识别、检测方法,以使读者能够轻松地认识它们,了解它们的符号与作用,便于今后更好地应用这些元器件。T
电阻是最常见的电子元器件之一。常用的电阻可分为三大类:阻值固定的电阻称为固定电阻;阻值连续可变的电阻称为可变电阻(包括微调电阻和电位器),具有特殊作用的电阻称为特种电阻(如热敏电阻、光敏电阻、压敏电阻等)。
根据制作的材料不同,电阻也可分为碳膜电阻、金属膜电阻、线绕电阻等,下面对这些电阻进行分类介绍。
碳膜电阻是在高温度的真空炉中分离出有机化合物的碳,然后使碳淀积在陶瓷基体表面而形成具有一定阻值的碳膜(电阻体),最后加以适当的接头后切薄,并在其表面涂上环氧树脂密封保护而生产出来的一种电阻器,因而也叫热分解碳膜电阻器。
碳膜电阻的阻值范围宽,有良好的阻值稳定性,受电压和频率的影响较小,电阻温度系数不大并且是负值,价格便宜,是我国目前生产量最大,用途最广的通用电阻器。
金属膜电阻有金属薄膜电阻(RN)、金属氧化膜电阻(RS)及金属釉膜电阻(RK)。
由于金属膜电阻功率大、噪音小、温度系数小、阻值范围宽等优点,被广泛应用于高级音响、计算机、测试仪器、自动控制等设备中。
精密型金属膜电阻是用镍镉或类似的合金真空电镀技术,将电阻材料着膜于白瓷棒表面,经过切割调试阻值,以达到最终要求的精密阻值。精密型金属膜电阻阻值精密、公差范围小,主要应用在对电阻阻值要求较精密的场合。
耐冲击型玻璃釉膜功率电阻是用金属玻璃釉镀于磁棒上而生产的一种电阻,有着极佳的耐冲击特性及高温稳定性,主要应用于高功率设备中。
绕线电阻是将电阻线绕在耐热瓷体上,表面涂以耐热、耐湿、无腐蚀的不燃性保护涂料而成。绕线电阻具有耐热性好、温度系数小、质轻、耐短时间过负载、噪音小、阻值稳定、电感量低等优点而在精密仪器中广泛应用。
6.水泥电阻
水泥电阻也是一种绕线电阻,是将电阻线绕于耐热瓷件上,外面加上耐热、耐湿及耐腐蚀材料保护固定而成。水泥电阻通常是把电阻体放入方形瓷器框内,用特殊不燃性耐热水泥充填密封而成,由于其外形像是一个白色长方形水泥块,故称水泥电阻。
水泥电阻具有高功率、散热性好、稳定性高、耐湿、耐震等特点。主要用于大功率电路中,如电源电路的过流检测、保护电路,音频功率放大器的功率输出电路。
7.保险电阻
保险电阻又名熔断电阻,保险电阻器兼备电阻与保险丝二者的功能,平时可当做电阻器使用,一旦电流异常时就发挥其保险丝的作用来保护机器设备。
保险电阻在电路中起着保险丝和电阻的双重作用,主要应用在电源输出电路中。保险电阻的阻值一般较小(几欧姆至几十欧姆),功率也较小(1/8~1W)。
电路负载发生短路故障,出现过流时,保险电阻的温度在很短的时间内就会升高到500℃~600℃,这时电阻层便受热剥落而熔断,起到保险丝的作用,达到提高整机安全性的目的。
8.网路电阻
网路电阻又称排阻。网路电阻是将多个电阻器集中封装在一起,组合制成的一种复合电阻。网路电阻具有装配方便、安装密度高等优点,目前已大量应用于电子电路中。
9.表面安装电阻
表面安装电阻又称无引线电阻、片状电阻、贴片电阻、SMD电阻。
表面安装电阻主要有矩形和圆柱形两种形状。矩形表面安装电阻主要由陶瓷基片、电阻膜、保护层、金属端头电极四大部分组成。陶瓷基片一般采用96%的三氧化二铝(AI2O3)陶瓷制作;电阻膜通常用RuO2组成的电阻浆印制在基片上,再烧结而成;覆盖在电阻膜上的保护层一般采用玻璃浆材料印刷后再烧成釉;端头电极由三层材料组成:内层(即接触电阻膜的部分)采用接触电阻小,附着力强的Ag-Pd合金;中层为Ni,主要用来防止端头电极脱离;外层是由Sn或Sn-Pb或Sn-Ce合金组成的可焊层。
圆柱形表面安装电阻是在高铝陶瓷基体上涂上金属或碳质电阻膜,而后再在两端压上金属电极帽,经过刻螺纹槽的方法确定电阻后再刷一层耐热绝缘漆并在表面喷上色码标志而成。
10.电位器
电位器是一种连续可调的电阻器,其滑动臂(动接点)的接触刷在电阻体上滑动,可获得与电位器外加输入电压与可动臂转角成一定关系的输出电压。通过调节电位器的转轴,使它的输出电位发生改变,所以称为电位器。
电位器的种类多种多样,限于篇幅,下面只介绍三种常用的电位器。
①单联电位器:这种电位器只有一个滑动臂,只能同时控制一路信号。
②双联电位器:双连电位器是为了满足某些线路统调的需要,将相同规格的两个电位器装在同一轴上,这就是同轴双连电位器。还有一种是将两个相同或不同规格的电位器分别装在一组同心轴上,外轴为空心套管,里轴装置在套管里。使用时两轴可以自由转动而调节其中的任意一连电位器,这就是异步异轴双连电位器。使用这类电位器可以节省空间、美化板面的布置,高档立体声收录机的音调、音量控制和一些测量仪器上,常使用双联电位器,若将多个相同或不同规格的电位器分别装在一组同心轴上就称为多联电位器。
③微调电位器:微调电位器又名半可变电位器,主要用在不需要经常调节的电路中,如彩电开关电源中的电压调整电位器。微调电位器有三个引脚(中间的引脚通常为滑动臂),上面通常有一个调整孔,将螺丝刀插入调整孔并旋转即可调整阻值。
上述10种电阻的实物如图1所示。
二、电阻的识别
在电路中,电阻通常用大写英文字母“R”表示,在国家标准电路图中,电阻的符号如图2所示。由于保险电阻兼有保险丝的作用,故其在电路图中的符号与普通电阻稍有不同,如图3所示。
电阻大小的基本单位是欧姆(符号Ω),还有较大的单位千欧(kΩ),和兆欧(MΩ)。它们的换算关系是:1kΩ=1000Ω,1MΩ=1000kΩ。
电阻的阻值标示方法主要有以下四种。
1.直标法
直标法是将电阻器的标称值用数字和文字符号直接标在电阻体上,其允许偏差则用百分数表示,未标偏差值的即为±20%的允许偏差。
2.文字符号法
文字符号法是将电阻器的标称值和允许偏差值用数字和文字符号法按一定的规律组合标志在电阻体上。电阻器的标称值的单位标示符号如表1所示,允许偏差如表2所示。
为了防止小数点在印刷不清时引起误解,故阻值采用这种标示方法的电阻体上通常没有小数点,而是将小于1的数值放在英文字母后面。例如:6R2J表示该电阻标称值为6.2Ω,允许偏差为±5%;3K6K表示电阻值为3.6kΩ,允许偏差为±10%;1M5则表示电阻值为1.5MΩ,允许偏差为±20%。
在有些精密电阻中,通常采用四位数字加两位字母的标示方法。前面的四位数字表示阻值:前三位数字分别表示阻值的百、十、个位数字,第四位数字表示前面三个数字后面加“0”的个数(10的倍率),单位为欧姆;数字后面的第一个英文字母代表误差,第二个字母代表温度系数(如表3所示)。例如标示为“2151FC”电阻的阻值是215×10=2.15kΩ,误差是1%,温度系数为50ppm/℃。
3.色标法
电阻的阻值除了直接标注之外,常以色环来标示。普通的电阻器用四色环表示,精密电阻用五色环表示。紧靠电阻体一端头的色环为第一环,露着电阻体本色较多的另一端头为末环。
若采用4色环标注,其第一色环是十位数,第二色环为个位数,第三色环为应乘位数,第四色环为误差率(如图4所示),各种颜色所代表的数值如表4所示。例如4色环的电阻的颜色排列为红蓝棕金。则这只电阻的电阻值为260Ω,误差率为5%。
采用5色环表示,则其第一色环为百位数,第二色环是十位数,第三色环是个位数,第四色环是应乘位数,第五色环为误差率。例如5色环的电阻的颜色排列为黄红黑黑棕,则其阻值为420×1=420Ω,误差为1%。5色环的电阻通常是误差为1%的金属膜电阻。
4.数码标示法
在产品和电路图上用三位数字来表示元件的标称值的方法称之为数码标示法。该方法常见于贴片电阻或进口器件上。
在三位数字中,从左至右的第一、第二位为有效数字,第三位数字表示有效数字后面所加“0”的个数(单位为Ω)。如果阻值中有小数点,则用“R”表示,并占一位有效数字。例如:标示为“103”的电阻阻值为10×10\(^{3}\)=10kΩ,标示为“222”的电阻其阻值为2200Ω,即2.2kΩ,标示为“470”或“47”的电阻阻值为4.7Ω,标示为“105”的电阻阻值为1MΩ。需要注意的是要将这种标示法与传统的方法区别开。
标示为“0”或“000”的电阻,阻值为0Ω,这种电阻实际上是跳线(短路线),在有些电路中,阻值为0Ω的贴片电阻用作保险电阻使用。
有时第三位也用字母表示有效数字后所乘的倍率,这种方法表示的电阻值与前面的方法所表示的识别方法有点不同:它的前两位数字只是一个代码,并不表示实际的阻值,其代码表示的有效数字随封装形式不同而变(如表5所示),其字母与倍率对应关系如表6所示。例如:“01A”表示的阻值为100×100=10kΩ;“13C”表示的阻值为133×10\(^{2}\)=13.3kΩ。
圆柱形表面安装电阻的阻值标识方法一般采用色环标识,RED型碳膜电阻采用的是三色环标识:一环、二环表示有效数字,第三环表示有效数字乘以10的指数;ERO型金属膜电阻采用五色环标识:一、二、三色环表示有效数字,第四环表示有效数字乘以10的指数,第五环表示偏差值,一般有G(±2%)级、F(±1%)级。色环的第一条靠近电阻的某一端,最后一条一般比其他各条宽约1倍,因此,很容易识别。各种颜色所代表的倍率与普通色环电阻相同。
保险电阻通常采用文字符号法进行阻值标注,但有些公司的保险电阻上面只有一个色环,通过色环的颜色表示阻值(如表7所示)。
网路电阻的阻值与内部电路通常可以从型号上识别出来。内部电路的阻值如图5所示,内部电阻排列方式如表8所示。
三、电阻的主要参数
1.标称阻值和允许误差
在电阻上标注的电阻数值叫做标称阻值。如1.5k、5.1Ω……标称阻值与实际阻值允许有一定的误差,叫允许误差,分为Ⅰ级(±5%),Ⅱ级(±10%),Ⅲ级(±20%)。如电阻器上标“3kΩⅠ”,则表示这个电阻的阻值是3kΩ,误差为±5%。
电阻的标称值和误差也可以用色环来表示。在电阻上印有四条色彩鲜艳的圆环,紧靠电阻左端的三条色环表示电阻值,最后一条色环表示允许误差,识别方法如表5所示。在音响器材中,阻值误差1%已够用。
微调电阻器和电位器的标称阻值是它的最大电阻值。如标注为100k的电位器,表示它的阻值可在零至100kΩ内连续变化。
2.额定功率
所谓电阻的额定功率,指的是电阻所承受的最高电压和最大电流的乘积,也就是电阻正常工作时允许的最大功率。每个电阻都有其额定功率值,超过这个值,电阻器将过热而烧毁。常见电阻的额定功率一般分为1/16W、1/8W、1/4W、1/2W、1W、2W、3W、4W、5W、10W等。其中1/8W和1/4W的电阻较为常用。在代换电阻时,若空间允许,可以用功率较大的电阻代换功率较小的电阻。
3.阻值变化特性
阻值变化特性是电位器的主要参数。为适应各种不同的用途,电位器阻值变化规律也不相同。常见的电位器阻值变化规律有直线式(X型)、指数式(Z型)、对数式(D型)三种。三种形式的电位器阻值随活动触点的旋转角度变化的曲线如图6所示。图6中纵坐标表示当某一角度时的电阻实际数值与电位器总电阻值的百分数,横坐标是旋转角与最大旋转角的百分数。
X型电位器的阻值变化与转角成直线关系。也就是电阻体上导电物质的分布是均匀的,所以单位长度的阻值相等。它适用于一些要求均匀调节的场合,如分压器、偏流调整等电路中。
Z型电位器在开始转动时,阻值变化较小而在转角接近最大转角一端时,阻值变化比较明显。因为人耳对微小的声音稍有增加时,感觉很灵敏,但声音大到某一值后,即使声音功率有了较大的增加,人耳的感觉却变化不大,这种电位器适合于音量控制电路,因为采用这种电位器进行音量控制,可获得音量与电位器转角近似于线性的关系。
D型电位器的阻值变化与Z型正好相反,它在开始转动时阻值变化很大,而在转角接近最大值附近时,阻值变化就比较缓慢。D型电位器适用于音调控制等电路。
(赵理科)





