1.2 电阻器的基础知识

1.2.1 概述器

电阻器是电子电路中应用最广泛的基本元器件之一，在电子设备中约占元件总数的30%以上，其性能的好坏对电路工作的稳定性有极大影响。

电阻器，简称电阻（Resistor，通常用“R”表示），是指具有一定阻值，一定几何形状，一定技术性能的在电路中起特定作用的元件。

1.2.2 电阻器的作用、单位和分类

1．作用

在电子设备中，电阻器主要用于稳定和调节电路中的电流和电压，其次还可作为消耗电能的负载、分流器、分压器、稳压电源中的取样电阻、晶体管电路中的偏执电阻等。

2．单位

电阻器的基本单位是欧姆，用希腊字母Ω表示。在实际应用中，常常使用千欧（kΩ），兆欧（MΩ）等。

3．分类

电阻器种类繁多，形状各异，有多种分类方法。

（1）按结构分可分为固定电阻器、可变电阻器和敏感电阻器。可变电阻器包含有滑线变阻器和电位器。滑线变阻器和电位器如图1-3和图1-4所示。

一般将带柄、有外壳的可调电阻叫电位器，不带柄的或无外壳的叫微调电阻，又叫预调电阻。

敏感电阻器包含有热敏电阻、光敏电阻、压敏电阻、湿敏电阻、气敏电阻等。

（2）按外形分：有圆柱型、圆盘型、管型、方型、片状、纽扣状电阻。

（3）按材料分：合金型、薄膜型、合成型。

合金型：用块状电阻合金拉制成合金线或碾成合金箔片，制成电阻。如线绕电阻，精密合金箔电阻等。水泥电阻属于绕线电阻。

水泥电阻的外侧主要是陶瓷材质。将电阻线绕在无碱性耐热瓷件上，外面加上耐热、耐湿及耐腐蚀的材料保护固定，并把绕线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。

水泥电阻的特点：

● 瓷棒上绕线有耐震、耐湿，低价格等特性。

● 后接头电焊，能制出精确电阻值及延长寿命。

● 高电阻值采用金属氧化薄膜体代替绕线方式制成。

● 耐热性好，电阻温度系数小，呈直线变化。

● 耐短时间超负载，低杂音，阻值常年无变化。

● 防爆性能好，起保护作用。

水泥电阻的缺点：

● 体积大。

● 使用时发热量高，不易散发。

● 精密度往往不能满足使用要求等。

水泥电阻的用处：通常用于功率大，电流大的场合。而由于它完全绝缘，还可适用于印制电路板。水泥电阻器的外形如图1-5所示。

薄膜型：在玻璃或陶瓷基体上沉积一层电阻薄膜，膜的厚度一般在几微米以下。薄膜材料有碳膜、金属膜、化学沉积膜、金属氧化膜等。

碳膜电阻是在陶瓷管架上高温沉积碳氢化合物电阻材料，并在其表面涂上环氧树脂密封保护而成的。它是一种膜式电阻器，其表面常涂以绿色保护漆。碳膜的厚度决定阻值的大小，通常通过控制膜的厚度和刻槽来控制电阻器。

碳膜电阻器的特性：

● 良好的稳定性：极限电压高，电压的改变对阻值的影响极小，且具有负温度系数。

● 高频特性好：可制成高频电阻器和超高频电阻器。

● 固有噪声电动势小，在10UV/V以下。

● 工作温度范围广：-55℃～+155℃。

● 阻值范围宽，一般为1 Ω～10 MΩ。

● 额定功率有1/8 W、1/4 W、1/2 W、1 W、2 W、5 W、10 W。

● 包装方式有袋装、散装。

● 应用范围非常广泛，适用于交流、直流和脉冲电路。

碳膜电阻是引线式电阻，方便手工安装及维修，而且是引线电阻中价格最低廉的，因此多用在一些如电源、适配器之类低价的低端产品或早期设计的产品中。碳膜电阻如图1-6所示。

陶瓷管架上用真空蒸发或烧渗法形成金属膜（镍铬合金）。金属膜电阻器分为普通金属膜电阻器；半精密金属膜电阻器；低阻半精密金属电阻器；高精密金属膜电阻器；高阻金属膜电阻器；高压金属膜电阻器；超高频金属膜电阻器和无引线精密金属膜电阻器等多种类型。

金属膜电阻器的特性：

● 功率负荷大、温度系数小、电流噪声小。

● 稳定性能高，耐热，高频特性好。

● 体积小、精度高（0.05%～0.5%）、阻值范围宽（1 Ω～620 MΩ）。

● 多种包装形式（袋装、散装）。

● 成本较高，常作为精密和高稳定性的电阻器而广泛应用，同时也通用于各种无线电电子设备中。

金属膜电阻外形如图1-7所示。

合成型：电阻体由导电颗粒（石墨、碳黑）和有机（无机）黏接剂混合而成，可以制成薄膜或实芯两种类型。

（4）按安装方式分，有插件电阻和贴片电阻，外形如图1-8所示。

（5）按用途分

普通型（通用型）：适用于一般技术要求的电阻，功率在0.05～2 W之间，阻值为1 Ω～22 MΩ，偏差为±5～±20%。

精密型：功率小于2 W，阻值为0.01 Ω～20 MΩ，偏差为2%～0. 001%。

功率型：功率在2～200 W之间，阻值0.15～1 MΩ，精度±5～20%，多为线绕电阻，不宜在高频电路中使用。

高压型：适用于高压装置中，工作在1000V～100 kV之间，高的可达35GV，功率在0. 5～100 W之间，阻值可达1000 MΩ。

高阻型：阻值在10 MΩ以上，最高可达108 MΩ。

高频型（无感型）：电阻自身电感量极小，又叫无感电阻，阻值小于1 kΩ，功率可达100 W，用于频率在10 MHz以上电路。

保险型：采用不燃性金属膜制造，具有电阻与保险丝的双重作用，阻值范围为0.33 Ω～10 kΩ。当实际功率为额定功率30倍时，7 s断，当实际功率是额定功率12倍时，30～120 s断。

熔断型：可分为一次性熔断型和可恢复式熔断型。

熔断电阻器，是一种具有电阻器和熔断器双重作用的特殊元件，可分为可恢复式熔断电阻器和一次性熔断电阻器两种。可恢复式熔断电阻器是将普通电阻器（或电阻丝）用低熔点焊料与弹簧式金属片（或弹性金属片）串联焊接在一起后，再密封在一个圆柱形或方形外壳中。外壳有金属和透明塑料等。在额定电流内，可恢复式熔断电阻器起固定电阻器作用。

一次性熔断电阻器则按电阻体使用材料可分为线绕式熔断电阻器和膜式熔断电阻器（目前使用最多的熔断电阻器）。

熔断电阻器如图1-9所示。

敏感电阻器：敏感电阻是指那些电阻特性对外界温度、电压、机械力、亮度、湿度、磁通密度、气体浓度等物理量反映敏感的电阻元件。

① 热敏电阻器。热敏电阻通常由单晶或多晶等半导体材料构成，是以钛酸钡为主要原料，辅以微量的锶、钛、铝等化合物加工制成的。它是一种电阻值随温度变化的电阻，可分为阻值随温度升高而减小的负温度系数热敏电阻（MF）和阻值随温度升高而升高的正温度系数热敏电阻（MZ），有缓变型和突变型。

主要用于温度测量，温度控制（电磁灶控温），火灾报警，气象探空，微波和激光功率测量，在收音机中用做温度补偿，在电视机中用做消磁限流电阻。

图1-10所示执敏电阻的外形。

② 光敏电阻器。光敏电阻是将对光敏感的材料涂在玻璃上，引出电极制成的。根据材料不同，可制成对某一光源敏感的光敏电阻。

它是利用半导体光敏效应制成的一种元件。电阻值随入射光线的强弱而变化，光线越强，电阻越小。无光照射时，呈现高阻抗，阻值可达1.5 MΩ以上；有光照射时，材料激发出自由电子和空穴，其电阻值减小，随着光强度的增加，阻值可小至1 kΩ以下。

如：可见光敏电阻，主要材料是硫化镉，应用于光电控制。红外光敏电阻，主要材料是硫化铅，应用于导弹、卫星监测。

图1-11所示光敏电阻的外形。

③ 压敏电阻器。压敏电阻是以氧化锌为主要材料制成的半导体陶瓷元件，电阻值随加在两端电压的变化按非线性特性变化。当加到两端电压不超过某一特定值时，呈高阻抗，流过压敏电阻的电流很小，相当于开路。当电压超过某一值时，其电阻急骤减小，流过电阻的电流急剧增大。

压敏电阻在电子和电气线路中主要用于过压保护和用来作为稳压元件。

压敏电阻器的外形如图1-12所示。

④ 磁敏电阻器。磁敏电阻器是采用砷化铟或锑化铟等材料，根据半导体的磁阻效应制成的，阻值随穿过它的磁通量增大而增大。

它是一种对磁场敏感的半导体元件，可以将磁感应信号转变为电信号。主要用于测磁场强度、磁卡文字识别、磁电编码、交直流变换等，磁敏电阻器外形如图1-13所示。

⑤ 力敏电阻器。力敏电阻是一种能将力转变为电信号的特殊元件，电阻随外加应力的变化而变化，常用于张力计，加速度计和半导体话筒等传感器中。

力敏电阻器的外形如图1-14所示。

⑥ 气敏电阻器。气敏电阻采用二氧化锡等半导体材料制成。利用半导体表面吸收某种气体后，发生氧化或还原反应，电阻随被测气体的浓度而变化，常用于气体探测器。

气敏电阻器的外形如图1-15所示。

（6）按引线形式分：有轴向引线型、同向引线型、径向引线型和无引线型电阻。

5．电阻器的图形符号

图1-16所示是几种电阻器的电路符号。

1.2.3 电阻器的型号命名法

国产电阻器、电位器、电容器型号命名法根据标准（SJ—73）规定，电阻器、电位器的命名由下列四部分组成：

第一部分（主称）：用字母表示，表示电阻的主称。

第二部分（材料）：用字母表示，表示电阻体的组成材料。

第三部分（分类特征）：一般用数字表示，个别类型用字母表示，表示电阻的类型。

第四部分（序号）：用数字表示，表示同类产品中不同品种，以区分产品的外型尺寸和性能指标等。

一般大型电阻器标出材料、阻值、功率、偏差，标的顺序是：

小电阻只标阻值与偏差，材料由表体颜色表示，功率由尺寸大小估计。

它们的型号及意义见表1-1所示。

1.2.4 电阻器的主要技术指标

电阻器的主要技术指标有额定功率，标称阻值，允许偏差，温度系数，非线性度，噪声系数等项。由于电阻器表面积有限，一般只标明阻值，精度，材料和额定功率，而对于小于0.5 W的小电阻，通常只标明阻值和精度，材料及功率由外形颜色和尺寸判断。

（1）标称阻值：即标称在电阻器上的电阻值，单位有Ω, kΩ, MΩ。标称值是根据国家制定的标准系列标注的。

常见标称值系列如表1-2所示。

（2）允许误差：电阻器的实际阻值对于标称值的最大允许偏差范围，即标称阻值与实际阻值的差值跟标称阻值之比的百分数，称为允许误差。

电阻的精度等级如表1-3所示。

（3）额定功率：指在规定的环境温度下，假设周围空气不流通，在长期连续工作而不损坏或基本不改变电阻器性能的情况下，电阻器上所允许消耗的最大功率。

电阻器的额定功率不是电阻器在实际工作时所必须消耗的功率，而是电阻器在工作时，允许消耗功率的限制。

在电路图中，常用下列符号表示电阻器及其功率（功率1 W或大于1 W的电阻器，一般以阿拉伯数字标出），如图1-17所示为电阻的功率表示。

（4）常用电阻器功率与外形尺寸

常用电阻器功率与外形尺寸如表1-4所示。

（5）额定电压和极限电压

额定电压：由阻值和额定功率换算出的电压，。

极限电压：电阻两端电压增加到一定数值时，会发生电击穿现象，使电阻损坏，这个电压即电阻的极限电压。它取决于电阻的外形尺寸及工艺结构。

一般常用电阻器功率与极限电压如下：

0.25 W——250V;0.5 W——500V;1～2 W——750V

（6）温度系数

即温度每变化1℃所引起的电阻值的相对变化。所有材料的电阻率，都随温度而变化，在衡量电阻温度稳定性时，使用温度系数：

式中αr为电阻温度系数，单位为1/℃, R1、R2分别是温度为t1、t2时电阻的电阻值，单位为Ω。温度系数越小，电阻的稳定性越好。

阻值随温度升高而增大的为正温度系数，反之为负温度系数。

（7）老化系数

电阻器在额定功率长期负荷下，阻值相对变化的百分数，它是表示电阻器寿命长短的参数。

（8）非线性

流过电阻的电流与加在两端的电压不成正比变化时，称为非线性。电阻的非线性用电压系数表示，即在规定电压范围内，电压每改变1V，电阻值的平均相对变化量。

式中U2为额定电压，U1为测试电压；R1, R2分别是在U1, U2条件下所测电阻。

（9）噪声

噪声是产生于电阻器中的一种不规则的电压起伏，包括热噪声和电流噪声两部分。

任何电阻都有热噪声，它是由电子在导体中无规则运动而造成的，与导体的材料、形状无关，主要由温度引起，降低电阻工作温度，可以减少热噪声。

电流噪声是由导电微粒与非导电微粒之间的碰撞引起的，与电阻材料的微观结构有关。

1.2.5 电阻值的标注方法

（1）直标法：用数字和单位符号在电阻器表面标出阻值，其允许误差直接用百分数表示，若电阻上未注偏差，则均为±20%。直标法中可用单位符号代替小数点。直标法如图1-18所示。

直标法一目了然，但只适用于较大体积元件，且国际上不能通用。

（2）文字符号法：用阿拉伯数字和文字符号两者有规律的组合来表示标称阻值，其允许偏差也用文字符号表示。符号前面的数字表示整数阻值，后面的数字依次表示第一位小数阻值和第二位小数阻值。文字符号法如图1-19所示。

（3）数码法：在电阻器上用三位数码表示标称值的标识方法。数码从左到右，第一、二位为有效值，第三位为指数，即零的个数，偏差通常采用文字符号表示。数码法如图1-20所示。

（4）色标法：用不同颜色的带或点在电阻器表面标出标称阻值和允许偏差。国外电阻大部分采用色标法。它分两种，分别为4环电阻和5环电阻。

当电阻为四环时，最后一环必为金色或银色，前两环为有效数字，第三环为乘方数，第四环为偏差。

当电阻为五环时，最后一环与前面四环距离较大。前三环为有效数字，第四环为乘方数，第五环为偏差。

用于电阻标注时，还常用背景颜色区别材料，用浅色（淡绿色、浅棕色）表示碳膜电阻，红色（或浅兰色）表示金属膜或氧化膜电阻，深绿色表示线绕电阻。色标法如图1-21所示。

（5）电阻的数值读取方法。

四色环电阻的前面2条色环表示为有效数字如图1-22所示，第3条色环的有效数字表示乘数，第4条色环表示偏差。而五色环电阻看的是前面3条色环的有效数字，第4条色环的有效数字表示乘数，第5条色环表示偏差。

1.2.6 常见电阻器检测方法与技巧

1．固定电阻器的检测

当电阻器的参数标志因某种原因脱落或欲知道其精确电阻值时，就需要用万用表对其进行测量。对于常用的碳膜、金属膜电阻器以及线绕电阻器的电阻值，可用普通指针式万用表的电阻挡直接测量。

将两表笔（不分正负）分别与电阻器的两端引脚相接即可测出实际电阻值。为了提高测量精度，应根据被测电阻器标称值的大小来选择量程。由于欧姆挡刻度的非线性关系，它的中间一段分度较为精细，因此应使指针指示值尽可能落到刻度的中段位置，即全刻度起始的20%～80%弧度范围内，以使测量更准确。根据电阻误差等级不同，读数与标称电阻值之间分别允许有±5%、±10%或±20%的误差。如不相符，超出误差范围，则说明该电阻值变值了。

注意：

测试时，注意“调零”，特别是在测几十欧姆以上电阻器的电阻值时，手不要触及表笔和电阻器的导电部分；被检测的电阻器从电路板中取下来，至少要焊开一个头，以免电路中的其他元件对测试产生影响，造成测量误差；色环电阻器的电阻值虽然能以色环标识来确定，但在使用时最好还是用万用表测试一下其实际阻值。

2．电位器的检测

电位器的测试要求是电位器的总阻值要符合标识数值，其中心的滑动端与电阻体之间要接触良好，其动噪声和静噪声应尽量小，开关应动作准确可靠。用万用表检测时，先测量电位器的总阻值，即两端片之间的阻值应为标称值，然后再测量它的中心端片与电阻器的接触情况。将一只表笔接电位器的中心焊接片，另一只表笔接其余两端片中的任意一个，慢慢将其转柄从一个极端位置旋转至另一个极端位置，其电阻值则应从零（或标称值）连续变化到标称电阻值（或零）。

3．熔断电阻器的检测

在电路中，当熔断电阻器熔丝熔断开路后，可根据经验做出判断。若发现熔断电阻器表面发黑或烧焦，可断定是其负荷过重，通过它的电流超过额定值很多倍所致；如果其表面无任何痕迹而开路，则表明流过的电流刚好等于或稍大于其额定熔断值。对于表面无任何痕迹的熔断电阻器好坏的判断，可借助万用表R×1挡来测量，为保证测量准确，应将熔断电阻器一端从电路上焊下。若测得的电阻值为无穷大，则说明此熔断电阻器已失效开路，若测得的电阻值与标称值相差甚远，表明电阻变值，也不宜再使用。在维修实践中发现，也有少数熔断电阻器在电路中被击穿短路的现象，检测时也应予以注意。