電阻的分類與結構

什么是電阻?導體對電流的阻礙作用就叫該導體的電阻。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性質。導體的電阻通常用字母R表示，電阻的單位是歐姆，簡稱歐，符號為Ω。

電阻器

那么電阻是不是盡善盡美呢?當然不是。正由于有電阻的存在，我們才能夠控制電流的大小。為了讓電流依照人們的意愿做功，人們創造了電阻器。

電阻器是限制電流的元件，通常簡稱為電阻，是一種最根本最常用的電子元件，普遍應用在各種各類電子電路中。

由于制造資料和構造不同，電阻有許多品種，常見的有碳膜電阻器、金屬膜電阻器、有機實芯電阻器、線繞電阻器、額定抽頭電阻器、可變電阻器、滑線式變阻器和片狀電阻器等。

在電子制造中普通常用碳膜或金屬膜電阻器。碳膜電阻用具有穩定性較高、高頻特性好、負溫度系數小、脈沖負荷穩定及本錢低廉等特性，應用普遍。金屬膜電阻用具有穩定性高、溫度系數小、耐熱性能好、噪聲很小、工作頻率范圍寬及體積小等特性，應用也很普遍。

電阻的分類與結構

軸向引線電阻(Axial Leaded Resistor)

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。

繞線電阻(Wire Wound Resistor)

繞線電阻是將鎳鉻合金導線繞在氧化鋁陶瓷基底上，一圈一圈控制電阻大小。繞線電阻可以制作為精密電阻，容差可以到0.005%，同時溫度系數非常低，缺點是繞線電阻的寄生電感比較大，不能用于高頻。繞線電阻的體積可以做的很大，然后加外部散熱器，可以用作大功率電阻。

碳合成電阻(Carbon Composition Resistor)

碳合成電阻主要是由碳粉末和粘合劑一起燒結成圓柱型的電阻體，其中碳粉末的濃度決定了電阻值的大小，在兩端加鍍錫銅引線，最后封裝成型。碳合成電阻工藝簡單，原材料也容易獲得，所以價格最便宜。但是碳合成電阻的性能不太好，容差比較大(也就是做不了精密電阻)，溫度特性不好，通常噪聲比較大。碳合成電阻耐壓性能較好，由于內部是可以看作是碳棒，基本不會被擊穿導致被燒毀。

碳膜電阻(Carbon Film Resistor)

碳膜電阻主要是在陶瓷棒上形成一層碳混合物膜，例如直接涂一層，碳膜的厚度和其中碳濃度可以控制電阻的大小;為了更加精確的控制電阻，可以在碳膜上加工出螺旋溝槽，螺旋越多電阻越大;最后加金屬引線，樹脂封裝成型。碳膜電阻的工藝更加復雜一點，可以做精密電阻，但由于碳質的原因，還是溫度特性不太好。

碳膜電阻器是膜式電阻器(FilmResistors)中的一種。它是采用高溫真空鍍膜技術將碳緊密附在瓷棒表面形成碳膜，然后加適當接頭切割，并在其表面涂上環氧樹脂密封保護而成的。其表面常涂以綠色保護漆。碳膜的厚度決定阻值的大小，通常用控制膜的厚度和刻槽來控制電阻器。

金屬膜電阻(Metal Film Resistor)

與碳膜電阻結構類似，金屬膜電阻主要是利用真空沉積技術在陶瓷棒上形成一層鎳鉻合金鍍膜，然后在鍍膜上加工出螺旋溝槽來精確控制電阻。金屬膜電阻可以說是性能比較好的電阻，精度高，可以做E192系列，然后溫度特性好，噪聲低，更加穩定。

金屬膜電阻是是用鎳鉻或類似的合金真空電鍍技術，著膜于白瓷棒表面，經過切割調試阻值，以達到最終要求的精密阻值。金屬膜電阻器提供廣泛的阻值范圍，有著精密阻值，公差范圍小的特性。亦可應用于金屬膜保險絲電阻器。

而碳膜電阻是目前電子、電器、資訊產品使用量最大，價格最便宜，品質穩定性信賴度高。其是從高溫真空中分離出有機化合物之碳，緊密附著于瓷棒表面之碳膜體，而加以適當之接頭后切割調適而成，并在其表面涂上環氧樹脂密封以保護。碳膜電阻從外觀上，金屬膜的為五個環(1%)，碳膜的為四環(5%)。金屬膜的為藍色，碳膜的 為土黃色或是其他的色。

金屬氧化物膜電阻(Metal Oxide Film Resistor)

與金屬膜電阻結構類似，金屬氧化物膜主要是在陶瓷棒形成一層錫氧化物膜，為了增加電阻，可以在錫氧化物膜上加一層銻氧化物膜，然后在氧化物膜上加工出螺旋溝槽來精確控制電阻。金屬氧化物膜電阻最大的優勢就是耐高溫。

金屬箔電阻(Metal Foil Resistor)

金屬箔電阻是通過真空熔煉形成鎳鉻合金，然后通過滾碾的方式制作成金屬箔，再將金屬箔黏合在氧化鋁陶瓷基底上，再通過光刻工藝來控制金屬箔的形狀，從而控制電阻。金屬箔電阻是目前性能可以控制到最好的電阻。

厚膜電阻(Thick Film Resistor)

厚膜電阻采用的絲網印刷法，就是再陶瓷基底上貼一層鈀化銀電極，然后在電極之間印刷一層二氧化釕作為電阻體。厚膜電阻的電阻膜通常比較厚，大約100微米。具體工藝流程如下圖所示。

厚膜電阻是目前應用最多的電阻，價格便宜，容差有5%和1%，絕大多數產品中使用的都是5%和1%的片狀厚膜電阻。

薄膜電阻(Thin Film Resistor)

薄膜電阻就是氧化鋁陶瓷基底上通過真空沉積形成鎳化鉻薄膜，通常只有0.1um厚，只有厚膜電阻的千分之一，然后通過光刻工藝將薄膜蝕刻成一定的形狀。光刻工藝十分精確，可以形成復雜的形狀，因此，薄膜電容的性能可以控制的很好。

薄膜電阻和厚膜電阻是電阻類應用廣泛，外型也極為相似，很多用戶都將他們混淆或者直接把它們當成同一樣的元器件，那么它們究竟是不是一樣的呢?有什么區別呢?

薄膜電阻與厚膜電阻，在半透明外殼下呈現的圖案

兩者的最大區別是：首先當然是膜厚的區別，厚膜電阻的膜厚通常大于10μm，而薄膜電阻通常小于10μm，而且大多更是小于1μm; 其次是制造工藝的區別，厚膜電阻通常是采用絲網印刷工藝制作而成，薄膜電阻采用的是真空蒸發、磁控濺射等工藝方法將具有一定電阻率的材料蒸鍍于絕緣材料表面制成電阻器。

再有就是厚膜電阻一般精度不如薄膜電阻高，厚膜電阻常見精度是10%，5%，1%等，而薄膜電阻精度可達到0.1%、0.01%等;同時，在溫度系數上，厚膜電阻通常較大，而薄膜電阻的溫度系數可以做到非常低，如5PPM/℃,10 PPM/℃等，因此薄膜電阻的阻值隨溫度變化小，更加穩定可靠。

薄膜電阻具有更多的優點，價格也相對貴些，常用于各類儀器儀表，醫療器械，電源，電力設備，電子數碼產品等。在電阻選型時，當然不能盲目的選擇最貴的，而是根據實際需要選擇合適的，當溫度系數和精度要求高時，就使用薄膜工藝的電阻,如果是一般要求就可使用厚膜工藝的。

可變電阻就是電阻值可以變化，可以有兩種：一是可以手動調整阻值的電阻;另一種就是電阻值可以根據其他物理條件而變化。

可調電阻，上中學的時候，應該都使用過滑動變阻器做實驗，動一動滑動變阻器，小燈泡可以變亮或變暗?；瑒幼冏杵骶褪强烧{電阻，原理都是一樣的。

可調電阻，通常分成了三種：

Potentiometer

電位器或分壓計，這是一種三端口器件。電位器被中間抽頭分成兩個電阻，通過中間抽頭可以改變兩個電阻的阻值，就可以改變分得的電壓。

Rheostat

變阻器，其實就是電位器，唯一的區別就是變阻器只需要用到兩個端口，純粹一個可以精確調整阻值的電阻。

Trimmer

微調器，其實也是電位器，只不過不需要經常調整，例如設備出廠的時候調整一下即可，通常需要用螺絲刀等特殊工具才能調整。

敏感電阻是一類敏感元件，這類電阻大都對某種物理條件特別敏感，該物理條件一變化，電阻值就會隨著變化，通?？梢杂米?a target="_blank">傳感器， 例如光敏電阻、濕敏電阻、磁敏電阻等等。在電路設計應用比較多的應該是熱敏電阻和壓敏電阻，常用作保護器件。

熱敏電阻，PTC熱敏電阻，全英文是Positive Temperature CoeffiCient，翻譯出來是正溫度系數熱敏電阻，產品特性表現為隨著溫度升高，電阻是正系數變大。NTC熱敏電阻，全英文是Negative Temperature CoeffiCient，翻譯出來是負溫度系數熱敏電阻，產品特性表現為隨著溫度升高，電阻是正系數變小。

壓敏電阻通常都是金屬氧化物可變電阻，即Metal Oxide Varistor(MOV)，其電阻材料是氧化鋅顆粒和陶瓷顆?；旌虾笠黄馃Y成型。MOV的特性就是當電壓超過一定閾值的時候，電阻迅速下降，可以通過大電流，因此可以用于浪涌防護和過壓保護。

將氧化鋅陶瓷采用和MLCC類似的工藝制作成多層型壓敏電阻，即 MLV。MLV封裝較小，通常是片狀的，額定電壓和通流能力都比MOV小很多，適用于低壓直流場合。

按照電阻的使用范圍和用途分類

普通型：指能適應一般技術要求的電阻，額定功率范圍為0.052W，阻值為1Ω22MΩ，允許偏差±5%、±10%、±20%等。

精密型：有較高精密度及穩定性，功率一般不大于2瓦，標稱值在0.01Ω20MΩ之間，精度在±2%±0.001%之間分檔。

高頻型：電阻自身電感量極小，常稱為無感電阻。用于高頻電路，阻值小于1kΩ，功率范圍寬，最大可達100W。

高壓型：用于高壓裝置中，功率在0.5~15W之間，額定電壓可達35kV以上，標稱阻值可達1(1000MΩ)。

高阻型：阻值在10MΩ以上，最高可達1014Ω。

集成電阻(電阻排)：這是一種電阻網絡，它具有體積小、規整化、精密度高等特點，特別適用于電子儀器儀表及計算機產品中。

敏感電阻：各類敏感電阻，按其信息傳輸關系可分為緩變型和突變型兩種，廣泛應用于檢測和自動化控制等技術領域。

壓敏電阻：主要有氧化鋅、碳化硅和氧化鋅壓敏電阻。

濕敏電阻：濕敏電阻由感濕層、電極、絕緣體組成。氯化鋰濕敏電阻隨濕度上升而電阻減小，缺點為測試范圍小、特性重復性不好、受溫度影響大。碳濕敏電阻缺點為低溫靈敏度低、阻值受溫度影響大，較少使用。氧化物濕敏電阻性能較優越，可長期使用，受溫度影響小.，阻值與濕度變化呈線性關系。

光敏電阻：光敏電阻大多是由半導體材料制成的，它利用半導體的光導電特性使電阻器的阻值隨入射光線的強弱發生變化。當入射光線增強時，電阻值明顯減小;當入射光線減弱時，阻值顯著增大占

氣敏電阻：氣敏電阻利用某些半導體吸收某種氣體后發生氧化還原反應制成，主要成分是金屬氧化物，主要品種有金屬氧化物氣敏電阻、復合氧化物氣敏電阻、陶瓷氣敏電阻等。

力敏電阻：力敏電阻是一種阻值隨壓力變化麗變化的電阻，可制成各種力矩計、半導體話筒、壓力傳感器等。主要品種有硅力敏電阻器、硒碲合金力敏電阻器，相對而言，合金力敏電阻器具有更高靈敏度。

熱敏電阻：熱敏電阻器是敏感元件的一類，按照溫度系數不同分為正溫度系數熱敏電阻器(PTC)和負溫度系數熱敏電阻器(NTC)。熱敏電阻器的典型特點是對溫度敏感，不同的溫度下表現出不同的電阻值。正溫度系數熱敏電阻器(PTC)在溫度越高時電阻值越大，負溫度系數熱敏電阻器(NTC)在溫度越高時電阻值越低，它們同屬于半導體器件。

熱敏電阻特點：①靈敏度較高，其電阻溫度系數要比金屬大10～100倍以上;②工作溫度范圍寬，常溫器件適用于-55℃～315℃，高溫器件適用溫度高于315℃(目前最高可達到2000℃)低溫器件適用于-273℃～55℃;③體積小，能夠測量其他溫度計無法測量的空隙、腔體及生物體內血管的溫度;④使用方便，電阻值可在0.1～100kΩ間任意選擇;⑤易加工成復雜的形狀，可大批量生產;⑥穩定性好、過載能力強。

熱敏電阻器種類：正溫度系數(PTC)和負溫度系數(NTC)。PTC熱敏電阻器的阻值隨著溫度升高而增大，NTC熱敏電阻器的阻值隨著溫度升高而減小。目前應用最廣泛的是NTC熱敏電阻器。

熔斷電阻器：熔斷電阻器俗稱熔絲電阻器，是一種具有熔斷絲及電阻器作用的雙功能元件。在正常情況下具有普通電阻器的功能，一旦電路出現故障時，該電阻器因過負荷會在規定的時間內熔斷開路，從而起到保護其他電路的作用。熔斷電阻器多為灰色，用色環或數字表示電阻值。

與傳統的熔斷器和其他保護裝置相比，熔斷電阻器具有結構簡單、使用方便、熔斷功率小、熔斷時間短等優點，廣泛用于電子設備中。

磁敏電阻：磁敏電阻是利用磁電效應能改變電阻器的電阻值的原理制成的，其阻值會隨穿過它的磁通量密度的變化而變化。它的顯著特點是，在弱磁場中阻值與磁場強度的關系呈平方關系，并有很高的靈敏度。

電阻選型——根據電阻材料

電阻有6個重要的應用領域：1)高壓;2)電路保護;3) 高功率和耗散;4)電流感應;5) 脈沖/浪涌情況;6)信號調理和儀表。

一般來說專業的電阻制造商都會通過各種先進的物理配置和高純度材料的構造技術來滿足這些各種領域的要求。

根據電阻的制造和材料主要有以下幾種：

1、組合物電阻

電阻元件材料分布在整個基板上。

2、繞線電阻

繞線電阻是將金屬線纏繞在絕緣棒上，然后焊接到金屬端蓋上。

3、薄膜電阻

薄膜電阻是在基材上涂有一層非常薄的導電材料。

4、塊體金屬電阻

塊體金屬電阻有較粗的金屬線或金屬條形成無基底的支撐結構。

5、厚膜電阻

厚膜電阻含有玻璃和金屬顆粒的漿料被燒制以形成電阻層。

電阻選型——根據電阻類型

主要介紹以下幾種不同類型的電路：貼片電阻、插件電阻、繞線電阻、電流檢測電阻、熱敏電阻、電位器。主要是從特性、應用、封裝以及部件選擇。

1、貼片電阻

貼片電阻比插件電阻具有尺寸優勢，非常適合印刷電路板(PCB)。一些常見應用是上拉/下拉，分壓，限流以及在高通/低通/的某些頻率下過濾信號帶通濾波器。也可以使用 0Ω 電阻作為跳線。貼片電阻有兩種：薄膜電阻和厚膜電阻。

1)薄膜電阻

薄膜電阻用于高精度音頻、醫療或測試設備等應用。與厚膜電阻相比，它們具有較低的阻值變化 (精度0.1%-2%)、較低的溫度系數 (5 ppm/K) 并且噪聲較小，但是更貴。

2)厚膜電阻

厚膜電阻是最常見的電阻類型，大多數應用都需要應用到。厚膜電阻具有變化大 (精度1%-5%)、更高的溫度系數 (50 ppm/K)，并且比薄膜電阻噪音更大。如果沒有特定的性能要求，厚膜電阻通常是首選。

封裝：0201、0402、0603、0805 和 1206 封裝是最常見的。

數字代表英制尺寸，0402 為 0.04 X 0.02 英寸，0603 為 0.06 X 0.03 英寸，依此類推。

2、插件電阻

插件電阻很受歡迎并被廣泛使用，尤其是。在進行電路原型設計，易于更換并且可以與面包板一起使用。主要功能是上拉/下拉、分壓、限流和濾波。有多種類型的插件電阻。

插件電阻排

插件電阻中碳膜電阻和金屬膜電阻是最受歡迎的。

1)碳膜電阻

碳膜電阻的阻值變化較大(精度2%-10%)。最常采用 E12 (± 10%)、E24 (± 5%) 和 E48 (±2%) 封裝。大多數應用已經用金屬膜電阻代替了碳膜電阻。碳膜電阻的溫度系數 (TC) 通常為負值——大約 -500ppm/K——但準確值取決于電阻值和尺寸。

2)金屬膜電阻

金屬膜電阻的阻值變化較小(精度0.1%-2%)，穩定性較高。

金屬膜電阻最常采用 E48 (±2%)、E96 (±1 %) 和 E192 (±0.5%、±0.25% 和 ±0.1%) 封裝。因為它們比碳膜電阻具有更好的性能并且價格便宜，金屬膜電阻溫度系數 (TC) 約為 ±100 ppm/K - 一些部件具有正 TC，而其他部件具有負 TC。

金屬膜電阻構造圖

3)碳成分電阻

碳成分電阻其變化大、穩定性差，已被碳或金屬膜電阻所取代。不過具有良好的高頻特性，并且擅長承受高能脈沖，在焊接設備和高壓電源中會使用。

碳成分電阻構造圖

4)金屬氧化物電阻

金屬氧化物是碳成分電阻的第一個替代品，但在大多數應用中正在被金屬膜電阻所取代。它們仍然用于高耐用性應用，因為它們可以處理更高的溫度并具有更高的額定功率 (>1W)。

通常來說阻值是由色環來確定。

3、線繞電阻

線繞電阻是通過將細線纏繞在陶瓷棒上制成的。用于高精度設備，例如萬用表、示波器和其他測量設備?？梢酝ㄟ^大電流而不會過熱的繞線電阻用于電源和其他大電流電路。

繞線電阻構造圖

繞線電阻可以提供非常高的額定功率(高達 1000W)，并且可以在非常高的溫度(高達 300 攝氏度)下運行。它們還具有良好的長期穩定性——與金屬膜電阻相比，變化為 15-50 ppm/年，金屬膜電阻的變化為 200-600 ppm/年，是噪聲性能的最佳選擇。

缺點：僅適用于低歐姆范圍(0.1Ω 至 100kΩ)。因為繞線產生電阻，它們有自己的電感，所以它們的高頻特性最差。在所有電阻類型中。它們也比其他常見類型的電阻更昂貴。

應用：通常用于斷路器和保險絲，因為它們具有高功率能力。

4、熱敏電阻

熱敏電阻是電阻值隨溫度變化而顯著變化的電阻。

如果你需要在很寬的溫度范圍內改變電阻時，使用NTC 熱敏電阻。NTC熱敏電阻的電阻隨溫度而降低，是-55C到200C之間溫度傳感器的不錯選擇。

當你需要在特定溫度下突然改變電阻時，使用PTC 熱敏電阻，PTC 熱敏電阻在過流保護應用中很受歡迎。保持電流是指 PTC 熱敏電阻絕對“短路”時的電流，而跳閘電流是指 PTC 熱敏電阻絕對“開路”時的電流。

5、電位器

電位器提供可變電阻，可用于各種應用，例如放大器增益控制、電路調諧等。微調電位器(或微調電位器)是小型電位器，可以安裝在 PCB 上并使用螺絲刀進行調整?？梢允?SMD 或插件，并且可以具有頂部或側面調整方向。它們也可以是單圈或多圈。單圈電位器用于放大器等僅需要單次控制的應用。多圈電位器用于更精確的控制，最多可以有 25 圈。

電阻選型——根據電阻參數

1、電阻值

阻值(R)是電阻元件的主要規格，表示該元件提供的單個電阻值或電阻范圍。

使用歐姆定律，系統的電壓 (V) 和電流 (I) 可用于找到電阻元件所需的電阻值。

R = V / R(電阻選型計算公式)

電阻的值取決于制造它的電阻材料的長度、橫截面積和電阻率。

2、溫度系數

由于溫度變化引起的電阻變化在特定溫度范圍內通常非常小。這是因為制造商選擇了電阻率受溫度影響不大的材料。也就是說，材料(以及電阻)具有低溫度系數。

換句話說，每攝氏度的值只有很小的變化。這種值的變化通常以百萬分之幾 (ppm) 為單位，因此作為其規格的一部分。這個大家可以去datasheet(數據手冊)上去查看。

電阻值隨溫度變化的變化不太依賴于組件尺寸的變化，因為它會因溫度變化而膨脹或收縮。主要是由于制造材料的原子的活動引起的材料電阻率的變化。

3、頻率響應

理想情況下，電阻應該充當純電阻，沒有其他類型組件的任何特性，通常用于直流電路時是看做純電阻。

在交流電路中，某些電阻可能具有使其不適合特定用途的特性。

在高頻下，一些電阻還具有電容和/或電感的特性。因此，它們將具有稱為電抗的屬性，類似于電阻，但取決于通過組件的交流信號的頻率。

電阻的頻率響應告訴我們在什么頻率下電阻器仍然充當純電阻，而與這些其他類型的頻率相關組件沒有任何顯著影響。

頻率響應的程度：碳成分電阻>薄膜型電阻>繞線電阻(最差)

4、功耗

功耗是電阻在不導致過熱的情況下可以消耗的功率量的量度。

電阻是按標準額定功率制造的，大多數都是 1W 的分數，而一些較大的碳和金屬電阻的功率為1W到5W，線繞電阻的額定功率通常高達約 25W。

5、功率降額

額定功率是電阻支持的最大功率。此額定值以瓦特 (W) 為單位，用于描述電阻可以消散多少熱能而不會過熱和持續損壞。只要不超過額定功率，并且不超過元件的電流額定值和電壓額定值，電阻器可以在任何電壓和電流組合下工作。

利用焦耳定律，系統的電壓 (V) 和電流 (I) 也可用于求系統中的功率。

P = IV(電阻選型公式)

通過在方程中代入歐姆定律，可以使用電阻和系統電流來確定功率。

P = I (IR) = I 2 R(電阻選型額定功率公式)

額定功率特性曲線

該曲線顯示了必須如何降低電阻的指定額定功率(降額)在高于正常工作范圍的各種溫度下。

6、最高溫度

電阻設計為在指定的溫度范圍內工作，容差和溫度系數等參數不能超出此規定的溫度范圍。

除任何環境溫度外，由于工作電路產生的熱量，在大多數用途中要達到的溫度范圍的最可能限制將是最大值。

7、最大電壓

當電流流過電阻時，電阻上產生的電壓會對制造電阻的材料產生電應力。如果該電壓超過允許的最大值，則電阻可能會突然擊穿并出現電壓閃絡。不同類型電阻的最大電壓差異很大，從某些表面貼裝類型的僅幾伏特到某些專業高壓電阻器的幾千伏特。

安全組件符號

維修設備時，建議盡可能使用原制造商提供的更換部件。在維修任何電子設備時，必須密切注意制造商針對正在處理的特定設備的維修手冊。

8、容差(精度)

容差是電阻精度的量度。較低的容差表示電阻與指示的電阻值的偏差較小。對于編碼的獨立電阻，第四個顏色通常表示精度。沒有公差帶通常表示±20% 的精度。具有金精度(±5)的 1kΩ 電阻的實際電阻可以是 950Ω 和 1050Ω 之間的任何值。

審核編輯：湯梓紅