電子元器件解析—電阻

電阻是最基本的電子元器件之一，了解電阻的各方面特性對正確選用合適的電阻很有幫助。本文總結(jié)了關(guān)于電阻的各個(gè)性能參數(shù)，包括電阻的標(biāo)稱值、精度、溫度系數(shù)、耐壓、封裝與功率；總結(jié)了電阻的分類，有多種分類依據(jù)，包括按封裝分類。按功能分類。按材料分類等；最后總結(jié)了貼片電阻的阻值標(biāo)注方法與色環(huán)電阻表示法。本文不涉及底層原理，僅將電阻的各方面信息做了匯總，可收藏后作為電阻各種信息查詢的參考。

一. 什么是電阻

物體對電流的阻礙作用稱為電阻。電阻器是對電流有阻焊作用的器件，也簡稱電阻，下文中所有的電阻均指的是電阻器，而非某物體的電阻。

電阻，Resistor，符號R，單位為Ω（歐姆）。歐姆定律描述了電阻兩端電壓U，流過電流I與電阻阻值R的關(guān)系：

電阻常用單位mΩ（毫歐），kΩ（千歐），MΩ（兆歐）。

電阻原理圖符號如下圖所示，建議使用中國國家標(biāo)準(zhǔn)（GB4728.5 - 2018）中推薦的畫法。

二. 電阻的性能參數(shù)

2.1 電阻標(biāo)稱值與精度

電阻指E6、E12、E24、E48、E96、E192這幾個(gè)系列，由IEC發(fā)布的國際標(biāo)準(zhǔn)確定，電阻廠家都照此生產(chǎn)。

可見，1%精度的E96電阻并不能包含1~10歐姆所有的阻值，相鄰阻值范圍沒有重合，中間是有空缺的。這也很好理解，E96是將10分成了96份，而1%精度要想完全表示10需要100份，中間必然是有空缺的。在實(shí)際應(yīng)用中電阻值差1%通常沒有影響，所以也沒有必要把所有阻值包含進(jìn)去。

電阻系列對應(yīng)精度如下：

說明：其它精度使用較少，故未在表中列出，它們的代號為：W：0.05%，U：0.02%，H：0.01%，Y：0.005%，X：0.002%，E：0.001%。

E24系列電阻標(biāo)稱值如下圖所示：

E96系列電阻標(biāo)稱值如下圖所示：

1%精度電阻通常能應(yīng)對大多數(shù)應(yīng)用場合，因此選用率最大，廠家生成規(guī)模也最大，這使得1%精度電阻很多時(shí)候反而比5%精度電阻更便宜，所以，1%精度電阻是最常用的。

注意，E96電阻都是1%精度的，但1%精度電阻并不都是E96系列的。許多常用阻值并不屬于E96系列，像我們常用的3.3k，4.7k，5.1k，6.8k雖然是E24的標(biāo)稱值，但同樣有1%精度的電阻。如下圖所示，6.8k 1%精度的電阻。

其實(shí)，6.81k的E96標(biāo)稱電阻應(yīng)能完全替代6.8k 1%精度的電阻，但庫存銷量卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及，這是因?yàn)樽畛跏芟抻陔娮枭a(chǎn)工藝水平，E24系列才是最流行的，硬件工程師選電阻值的習(xí)慣也慢慢形成了，即使現(xiàn)在1%精度工藝已經(jīng)成熟了，E96也慢慢流行起來，但一些習(xí)慣還是保留了下來，廠家也根據(jù)市場的反饋加大那些常用阻值的產(chǎn)量，這就是一個(gè)歷史和習(xí)慣反饋市場的現(xiàn)象。

2.2 電阻溫度系數(shù)

電阻溫度系數(shù)，Temperature Coefficient of Resistance，簡稱 TCR 。它表示電阻當(dāng)溫度改變 1 攝氏度時(shí)，電阻值的相對變化，單位為 ppm/℃，ppm（part per million）百萬分之幾。

2.3 電阻耐壓

電阻耐壓是電阻安全工作的最大電壓，體現(xiàn)其絕緣性能。電阻的耐壓由材料、工藝、外形尺寸等決定。

如果電阻兩端電壓超過耐壓值，電阻就會(huì)被擊穿。擊穿后阻值就會(huì)顯著減小甚至為0，但要注意，電阻兩端的電壓也決定了電阻的功率，對于阻值較小、封裝較小的電阻，兩端電壓的升高會(huì)導(dǎo)致功率先超過限值，從而使得電阻發(fā)熱燒毀，這時(shí)電阻表現(xiàn)為斷路。

電阻長期工作的電壓建議不要超過最大工作電壓的50%，以保證電阻的可靠。

關(guān)于貼片厚膜電阻封裝與耐壓的關(guān)系如2.4節(jié)中的圖所示，注意，表中所示的為一般水平，不同廠家，不同系列的電阻會(huì)有一些區(qū)別。

2.4 電阻的封裝與功率

PCB板上電阻按安裝方式分可分為兩類，貼片電阻與直插電阻。

電阻器的額定功率：指電阻在正常氣候條件下（如大氣壓、環(huán)境溫度等），長時(shí)間連續(xù)安全工作可耗散或可承受的最大功率。一般我們?nèi)?0℃靜止空氣中為額定功率的最大工作溫度點(diǎn)，電阻額定功率記為P70。電阻實(shí)際使用時(shí)，需要留有一定的 功率余量 ，建議為額定功率的一半。

貼片電阻封裝、功率與耐壓的關(guān)系表如下：

三. 電阻的分類

電阻種類繁多，按不同的分類依據(jù)可劃分成不同的品類。

3.1 按封裝分類

最常見的分類方式，按封裝可以分為 貼片電阻 、 插件電阻 、貼片排阻、螺栓安裝電阻等。

排阻 ：幾個(gè)阻值相同的貼片電阻集成在一起，與使用多個(gè)單獨(dú)的電阻性能一樣，優(yōu)勢是節(jié)約空間。

3.2 按功能分類

可分為電流采樣電阻、負(fù)載電阻/功率電阻、NTC熱敏電阻、PTC熱敏電阻、壓敏電阻、光敏電阻等，

電流采樣電阻 ：一般用來連接電流輸出型傳感器，將電流信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?，為滿足測量精度并使電壓在合適的范圍內(nèi)，電流采樣電阻一般選擇高精度（至少是1%精度），低溫漂（溫度系數(shù)?。?，阻值較小的電阻。

負(fù)載電阻/功率電阻 ：一般用作電源輸出的負(fù)載，流過較大的電流，這種電阻的封裝一般很大（偏于散熱），允許高溫使用，對精度的要求不高。

NTC熱敏電阻 ：Negetive Temperature Coefficient，負(fù)溫度系數(shù)，NTC熱敏電阻指的是阻值隨溫度上升而下降的一類電阻，一般用作溫度采集電路中，作為溫度傳感器。

PTC熱敏電阻 ：Positive Temperature Coefficient，正溫度系數(shù)， 當(dāng)超過一定溫度時(shí)，PTC電阻的阻值隨溫度升高呈階躍型增大 ，可用作過流/過熱保護(hù)，保護(hù)原理是：電流變大 -> 溫度升高 -> 阻值變大 -> 電流減小，像 自恢復(fù)保險(xiǎn)絲就是PTC電阻 ，它正常工作時(shí)阻值很小等同于短路，當(dāng)電流增大時(shí)阻值快速增大等同于短路；也可用作恒溫加熱器，PTC電阻具有自動(dòng)恒溫的特點(diǎn)，當(dāng)PTC電阻兩端電壓保持不變時(shí)，溫度升高 -> 電阻變大，電流減小 -> 溫度降低 -> 電阻變小，電流增大 -> 溫度升高，所以電阻會(huì)保持恒溫；其它功能。

壓敏電阻 ：是一種具有非線性伏安特性的電阻器件，主要用于在電路承受過壓時(shí)進(jìn)行電壓鉗位，吸收多余的電流以保護(hù)敏感器件。英文名稱叫“Voltage Dependent Resistor”簡寫為“VDR”。

光敏電阻 ：其工作原理是基于內(nèi)光電效應(yīng)。光照愈強(qiáng)，阻值就愈低，隨著光照強(qiáng)度的升高，電阻值迅速降低，亮電阻值可小至1KΩ以下。光敏電阻對光線十分敏感，其在無光照時(shí)，呈高阻狀態(tài)，暗電阻一般可達(dá)1.5MΩ。

參考：光敏電阻：原理及作用、符號及參數(shù)、選型及電路 - 知乎 (zhihu.com)

3.3 按材料分類

3.3.1 厚膜電阻與薄膜電阻

厚膜電阻與薄膜電阻的特征在于陶瓷基底上的電阻層，薄膜的厚度約為0.1um甚至更小，厚膜的厚度約為薄膜的幾千倍。 我們常用的貼片電阻，絕大部分都是厚膜電阻 。厚度電阻價(jià)格低廉，但在一些性能表現(xiàn)上相對薄膜稍差，如精度，溫度系數(shù)，噪聲性能等。

3.3.2 碳膜電阻、金屬膜電阻與金屬氧化物膜電阻

碳膜電阻：又稱為碳薄膜電阻，是最早期也最普遍使用的電阻器，利用真空噴涂技術(shù)在瓷棒上面噴涂一層碳膜。缺點(diǎn)是精度較差，一般為5%；溫漂大，一般大于300PPM，優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格低廉。現(xiàn)在一般只在低端電子產(chǎn)品和一些早期設(shè)計(jì)中使用碳膜電阻，之前的很多應(yīng)用場景被性能更好的金屬膜電阻替代了。

金屬膜電阻：又稱金屬薄膜電阻，制作工藝與碳膜電阻基本一樣，只是將碳膜改為金屬膜。優(yōu)點(diǎn)是精度較好，一般為1%；溫漂小，一般為50PPM；缺點(diǎn)是價(jià)格相對碳膜貴，但也很便宜了。像PCB上直插的電阻基本都是金屬膜電阻，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、電腦、儀表、航空等各個(gè)領(lǐng)域。

金屬氧化物膜電阻：又稱金屬氧化物薄膜電阻，它是利用高溫燃燒技術(shù)于高熱傳導(dǎo)的瓷棒上面燒附一層金屬氧化膜（如氧化鋅），抗氧化性好，耐熱沖擊， 適合長期工作在高溫環(huán)境中 ，而精度，溫漂等性能都不如金屬膜電阻。

參考：碳膜、金屬膜、金屬氧化膜的區(qū)別及應(yīng)用-立創(chuàng)商城 (szlcsc.com)

碳膜、氧化膜、金屬膜、繞線電阻區(qū)別在哪_百度知道 (baidu.com)

碳膜電阻一般為黃色，金屬膜電阻一般為藍(lán)色，金屬氧化物膜電阻一般為灰色且表面是暗光的，沒有碳膜和金屬膜那么亮。

3.3.3 繞線電阻

繞線電阻是固定電阻的一種。線繞電阻器是用電阻絲繞在絕緣骨架上構(gòu)成的。電阻絲一般采用具有一定電阻率的鎳鉻、錳銅等合金制成。絕緣骨架是由陶瓷、塑料、涂覆絕緣層的金屬等材料制成管形、扁形等各種形狀。

繞線電阻器的優(yōu)點(diǎn)：精度極高，工作時(shí)噪聲小、穩(wěn)定可靠，溫度系數(shù)小，能承受高溫，在環(huán)境溫度170℃下仍能正常工作。

繞線電阻器的缺點(diǎn)：體積大、阻值較低，大多在100kΩ以下。另外，由于結(jié)構(gòu)上的原因，其分布電容和電感系數(shù)都比較大，不能在高頻電路中使用。

在小功率場合，繞線電阻幾乎都可以被金屬膜電阻替代，所以在小功率場合應(yīng)用比較少了，但在大功率場合，繞線電阻應(yīng)用仍很廣泛， 像我們常說的水泥電阻，鋁殼電阻都是用在大功率場合的繞線電阻 ，它們內(nèi)部都是繞線，只是外部再封裝了一次。

水泥電阻 ：用耐火泥灌封的電阻器。水泥電阻器具有外形尺寸較大、耐震、耐濕、耐熱及良好散熱、低價(jià)格等特性，經(jīng)常用作負(fù)載電阻。

鋁殼電阻 ：外殼采用鋁合金(黃金鋁殼)制造，表面具有散熱溝槽，體積小功率大，耐高溫，過載能力強(qiáng)具有耐氣候性、高精度，標(biāo)準(zhǔn)低感應(yīng)電阻，高穩(wěn)定，強(qiáng)架構(gòu)，其變通性佳多重組合選擇，利于機(jī)械保護(hù)，方便安裝使用。

3.4 按精度分類

可分為普通電阻與精密電阻，一般精度要超過1%才會(huì)稱為精密電阻，像0.1%的精密電阻。精密電阻對溫度系數(shù)也有要求，因?yàn)闇囟认禂?shù)也影響著最終的電阻值。

3.5 按阻值是否可調(diào)分類

可分為固定電阻和可調(diào)電阻，其中可調(diào)電阻包括滑動(dòng)變阻器、電阻箱、電位計(jì)、數(shù)字電位計(jì)等。

四. 電阻值的表示方法

貼片電阻和插件電阻的外層標(biāo)識表示電阻的阻值。

4.1 貼片電阻的字母與數(shù)字表示法

貼片電阻的阻值有兩種表示方法：

第一種：數(shù)字表示法 ，如果有R，則R表示的是小數(shù)點(diǎn)，具體如下：

• 0402及更小的封裝因?yàn)樘×耍瑳]有空間烙印標(biāo)識，所以沒有標(biāo)識。

• 0603封裝因空間限制只能印三個(gè)數(shù)字，前兩個(gè)數(shù)字表示有效值，第三個(gè)數(shù)字表示0的個(gè)數(shù)，如103就表示 10 X 1000 = 10k ，注意 僅0603的E24系列電阻是這種表示 ， 而0603的E96系列電阻是數(shù)字+字母表示法（下文有說明） 。

• 0805及更大封裝印四個(gè)數(shù)字，前三個(gè)表示有效值，第四個(gè)表示0的個(gè)數(shù)，如1002表示 100 X 100 = 10k ，注意E24、E96系列的0805及以上封裝都是這種表示法。

排阻的表示方法與單個(gè)電阻相同，如 0603X4的排阻就同0603電阻一樣表示 。

第二種：數(shù)字+字母表示法 ， 僅針對0603封裝的E96電阻 ，更小封裝的無標(biāo)識，更大封裝的用上述的4位數(shù)字表示，前兩位數(shù)字01表示E96系列對應(yīng)阻值的序號，如下表所示；第三位字母表示阻值放大縮小的倍數(shù)，如下表所示。

以01A為例，01表示100，A表示10，則01A = 100 X 10 = 1k。

以45B為例，45表示287，B表示100，則45B = 287 X 100 = 28.7k。

4.2 插件電阻的色環(huán)表示法

色環(huán)表示法的細(xì)節(jié)很多，不需要去記憶，利用一些現(xiàn)成的工具即可，分享兩個(gè)好用的色環(huán)計(jì)算器：

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