基础元件介绍—电阻（一）

     电子元器件属于电子信息产业的中间产品，介于电子整机行业和原材料行业之间，其发展速度、达到的技术水准及生产规模，不仅影响着电子信息产业的发展，而且对发展信息技术、提高现代化装备水平、促进科技进步都具有重要意义。本文大多数内容并非笔者原创，我只是将搜集到诸多相关信息加以整理，再加上以往在工作中积累的少许感悟综合整理而来，希望这些内容对年轻的工程师的工作有所帮助。有关电子元件的介绍将采用连载方式，前两期将重点介绍电阻器的基础知识。

　　电阻器是电气、电子设备中基本的元件之一，在每一个电路中必定有电阻这个元件存在，它常常用来控制和调节电路中的电流和电压，或用作消耗电能的负载。电阻的基本单位是欧姆，用希腊字母“Ω”来表示。电阻的英文为Resistance，缩写为R，它是导体的一种基本性质，与导体的尺寸、材料、温度有关。

　　电阻器的主要参数及标注方法

　　通常，电阻器的电路符号为： 。国内对电阻器的命名一般根据GB2471-81电阻型号的命名方法，见表1，电阻器型号命名很有规律，个字母R代表电阻；第二个字母的意义是：T－碳膜，J－金属，X－线绕，这些符号是汉语拼音的个字母。在国产老式的电子产品中，常可以看到外表涂覆绿漆的电阻，那就是RT型的。而红颜色的电阻，是RJ型的。一般老式电子产品中，以绿色的电阻居多。如R J 7 3表示精密金属膜电阻器，W X D 3表示多圈线绕电位器。

表1 电阻型号的命名方法

　　电阻器的主要技术参数有标称阻值、允许偏差和额定功率。电阻器的阻值和允许偏差的标注方法有直标法、文字符号法和色标法。

　　1． 直标法

　　将电阻器的阻值和误差直接用数字和字母印/写在电阻上及电路图中(无误差标示为允许误差±20%)，实际使用中，为避免小数点辨认的麻烦，会用字母R、K、M来标明电阻值，如5.1k Ω 5%  5.1k Ω J

　　2． 文字符号法

　　将文字、数字两者有规律组合起来表示电阻器的主要参数，如560R=560Ω；2K7=2.7kΩ；39K= 39 kΩ；1M0 =1.0 MΩ。

　　3．  色标法

　　将不同颜色的色环涂在电阻器上来表示电阻的标称值及允许误差，电阻器上通常印有四个色环或五个色环，分别代表不同的电阻值。常用的为四段色标法，至第二个色环代表电阻值的前两个数值，第三环为倍乘数，即标明有几个“0”，第四段常用来表示电阻的或有效误差，详细如图1 上方图形所示。每种颜色对应不同的值也在图1中列出。

　　精密电阻常常采用五个色环来表示电阻值，至第三个色环为电阻值的前三个数值，第四环为倍数，第五环为误差值，如图1下方图形所示。

　　电阻色环色码识别方法：

　　色环标示主要应用于圆柱型的电阻器上，如：碳膜电阻、金属膜电阻、金属氧化膜电阻、保险丝电阻、绕线电阻。在早期，一般当电阻的表面不足以用数字*时，就会用色环标示法来表示电阻的阻值、公差、规格。

　　色环主要分成两部分：

　　靠近电阻前端的一组是用来表示阻值。两位有效数的电阻值，用前三个色环来代表其阻值，如：39Ω，39KΩ，39MΩ；三位有效数的电阻值，用前四个色环来代表其阻值，如：69.8Ω，698Ω，69.8KΩ，一般用于精密电阻的表示。

　　靠近电阻后端的一条色环用来代表公差。

　　部分的每一条色环都是等距，自成一组，容易和第二部分的色环区分。

　　四个色环电阻的识别：、二环分别代表两位有效数的阻值；第三环代表倍率；第四环代表误差。

　　五个色环电阻的识别：、二、三环分别代表三位有效数的阻值；第四环代表倍率；第五环代表误差。

　　如果第五条色环为黑色，一般用来表示为绕线电阻器，第五条色环如为白色，一般用来表示为保险丝电阻器。如果电阻体只有中间一条黑色的色环，则代表此电阻为零欧姆电阻。

　　采用色环标志电阻器的标称阻值和允许偏差有很多好处，如：颜色醒目，标志清晰，从电阻器的各个方向能看清阻值和允许误差。整机装配过程中，无需关注电阻器的标志方向，利于自动化生产。

图1  色标法表示电阻值及色环电阻每种颜色与数值对照表

　　为了适应不同的需要，国家规定了一系列的电阻值作为产品的标准，并在产品上标注清楚标准电阻值，称之为标称电阻。

　　电阻器的标称阻值系列通常采用E系列（表1）。E系列是一种由几何级数构成的数列，国际电工委员会曾希望改用R系列制度，但因E系列已在一些国家采用，推广R系列困难较大，所以至今在电子元件行业（主要是电阻、电容、电感）仍以E系列为主。

　　E系列首先在英国的电工工业中应用，采用Electricity的个字母E标志这一系列，以6√10(10开6次方) 、12√10 、24√10、48√10、96√10 、192√10为公比的几何级数，分别称为E6系列、E12系列、E24系列、E48系列、E96系列、E192系列。

　　 E6系列的公比为 6√10≈1.47，数列：1.470=1；1.471≈1.5；1.472≈2.2；1.473≈3.2；1.474≈4.7；1.475≈6.8

　　 E12系列的公比12√10≈1.21

　　 E24系列的公比为24√10≈1.10

　　 E48系列的公比为48√10≈1.049

　　 E96系列的公比为96√10≈1.024

　　 E192系列的公比为192√10≈1.012

表2  E系列电阻标称值列表

　　理论上，E6系列适用于偏差在±20%(M)的电阻、电容和电感数值；E12系列适用于偏差在±10%(K)的电阻、电容和电感数值；E24系列适用于偏差在±5%(J)的电阻、电容和电感数值（现在也用于1%的电阻）；E48系列适用于偏差±2%(G)的电阻数值；E96系列适用于偏差±1%(F)的电阻数值；E192系列则适用于偏差±0.5%(D)的电阻和电容器数值。由此可以看出，以上电阻的偏差极限相互重叠，因此无论生产的电阻值为多少，均可将其规为某一标称值。

　　电阻器是一种耗能元器件，当电流通过电阻器时，就会有一部分电能转换成热能，使电阻器温度升高。若使用时电阻器通过的电流太大或电阻器两端承受的电压过高，都会造成过热而损坏。因此，各种电阻器都规定了它的标称功率（又叫额定功率）。如果低于额定功率使用，电阻器的寿命就长，工作安全；如果超负荷使用，则会缩短它的使用寿命。

　　电阻的封装

　　电阻的封装形式主要有两类，即引线电阻器和贴片电阻器。引线电阻器多为膜式电阻器，主要有碳膜电阻器、金属膜电阻器和金属氧化膜电阻器等品种。

　　碳膜电阻器是膜式电阻器（Film Resistors）中的一种，采用高温真空镀膜技术将碳紧密附着在瓷棒表面形成碳膜，再加适当接头切割，并在其表面涂上环氧树脂密封保护。碳膜电阻器便于手工安装及维修，价格便宜，多用在一些如电源、适配器等低价格产品中。

　　金属膜电阻器是采用高温真空镀膜技术将镍铬或类似的合金紧密附着在瓷棒表面形成皮膜，经过切割调试阻值以达到终要求的精密阻值。金属膜电阻器主要用在大部分家电、通讯、仪器仪表上。

　　金属氧化膜电阻器由于具有大负荷下的优良耐久性，它特别适用在功率大的地方。它是引线式电阻，方便手工安装及维修，可用在大部分家电、通讯、仪器仪表上。

　　贴片电阻（SMD Resistor）又叫矩形片状电阻（Rectangular Chip Resistors），由ROHM公司发明并早推向市场。其特点是耐潮湿、耐高温、可靠度高，外观尺寸均匀，且温度系数与阻值公差小。

　　按照生产工艺贴片电阻分为厚膜电阻（Thick Film Chip Resistors）和薄膜电阻（Thin Film Chip Resistors）两种。厚膜电阻是采用丝网印刷工艺，将电阻性材料淀积在绝缘基体上烧结而成，我们常用的多为厚膜片式电阻，范围±0.5%～10%，温度系数介于±50PPM/℃～±400PPM/℃之间。薄膜是在真空中采用蒸发和溅射等工艺将电阻性材料淀积在绝缘基体上制成，其特点是低温度系数好，达到±5PPM/℃，高（±0.01%～±1%）。

　　贴片电阻常见封装有9种，主要有0201、0402、0603、0805、1206、1210、1812、2010、2512等。用两种尺寸代码来表示。一种尺寸代码是由4位数字表示的EIA(美国电子工业协会)代码，前两位与后两位分别表示电阻的长与宽，以英寸为单位。我们常说的0603封装就是指英制代码。另一种是米制代码，也由4位数字表示，其单位为毫米。常规系列为5%或1%；阻值范围从0.1欧姆到20M欧姆；标准阻值有E24、E96系列；功率有1/20W、1/16W、1/8W、1/10W、1/4W、1/2W、1W。图2及表2列出了贴片电阻封装英制和公制的关系及详细的尺寸：

图2 贴片电阻外形图

　　贴片电阻命名方法：常规的贴片电阻阻值采用E24和E96系列。各厂家对贴片电阻的命名方法略有不同，下面以国巨和风化高科公司为例加以说明。贴片电阻上面的印字大部分会标识其阻值大小，0201和0402由于面积太小，通常上面都不印字。0603、0805、1206、1210、1812、2010、2512上面印有3位数或者4位数。

　　贴片电阻的主要特点是：体积小、重量轻，常用规格的贴片电阻比传统引线电阻便宜，尤其适合波峰焊和回流焊。此外，贴片电阻的机械强度高，高频特性也很优越。因性价比高，占用PCB面积少，生产成本低，除一些不得不使用引线电阻的设计，人们几乎都会选用贴片电阻，其中0603、0805的应用较为广泛，小型数码产品如手机，数码照相机等多使用0201、0402的器件，些要求稳定和安全的电子产品，如医疗器械、汽车行驶记录仪、税控机则多采用1206、1210等尺寸偏大的电阻。

　　目前，的贴片电阻供应商主要来自台湾地区、日本、中国大陆和韩国等国家和地区，其中*巨（Yageo）公司占据较大市场份额。日本企业则主要生产0201、0402、高、高电压等具有较高工艺难度且利润率高的产品系列，台湾地区及国内工厂多生产常规系列产品。

　　电阻器的主要用途

　　控制某一部分电路的电压和电流比例；

　　如果该段电路的电压是固定的，则电阻器能生成固定电流；

　　如果该段电路的电流是固定的，则电阻器能生成固定电压；

　　分配电路不同部份的电压比例；

　　限制流经某一段电路的电流。