热敏电阻器(老工程师一篇文章教你搞懂各种电阻)

Posted 2023-06-02

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热敏电阻器(老工程师一篇文章教你搞懂各种电阻)

电阻是三个最常用的无源元器件（电容、电感）之一。

1.1 什么是电阻

材料通常都具有阻止电荷流动的特性。阻碍电流的能力，这种物理特性，称之为电阻（resistance），用符号R表示。

电阻符号

均匀截面积为A的任一材料的电阻取决于截面积A和长度L。电阻的数学表达式为：

ρ为电阻率，单位为Ω.m。

在电路中，电阻值定义为R=U/I，U为电阻两端电压，I为流过电阻的电流。

基于电阻的电气特性，电阻在电路中主要有以下四个方面的作用：

1. 限流；电阻在电路中限制电流的经过，电压相同的情况下，电阻值越大电流越小。

2. 降压；电流流过电阻，在电路两端会产生电压降。电流相同的情况下，电阻值越大，电压降越大。

3. 分压；不同电阻组合在电路中可以很容易组成分压器，实现分压。

4. 防护；压敏电阻主要用来浪涌防护和过压防护；熔断电阻可以起到熔断防护的作用。

在第4章节会详细描述多种敏感电阻的特性和应用。

1.2 电阻命名方法

电阻型号命名方法

1.3 电阻分类

电阻的种类有很多，从材料上划分，线绕型、非线绕型，非线绕型又分为合成型、薄膜型；从用途上划分，通用型、精密型、高阻型、功率型、高压型、高频型；还有一类特殊用途划分，热敏电阻、光敏电阻、力敏电阻、湿敏电阻、压敏电阻、气敏电阻、熔断电阻等。

电阻分类

常见电阻分类与实物对照图，可以放大查看。

电阻分类对照

2 电阻主要技术指标

选择电阻时，对于常规用途的电阻来说，主要关注电阻值、精度、功率、封装等参数。特殊用途的场合，还需要关注耐压、机械强度等。

2.1 额定功率

电阻器在电路中长时间连续工作不损坏，或不显著改变其性能所允许消耗的最大功率称为电阻器的额定功率。电阻器的额定功率并不是电阻器在电路中工作时一定要消耗的功率，而是电阻器在电路工作中所允许消耗的最大功率。不同类型的电阻具有不同系列的额定功率。

2.2 标称阻值

阻值是电阻的主要参数之一，不同类型的电阻，阻值范围不同，不同精度的电阻其阻值系列亦不同。根据国家标准，常用的标称电阻值系列如表3所示。E24、E12 和 E6 系列也适用于电位器和电容器。

2.3 允许误差等级

2.4 电阻器的标志内容及方法

（1）文字符号直标法：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，额定功率、允许误差等级等。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，其文字符号所表示的单位如表 5 所示。如 1R5 表示 1.5Ω，2K7 表示 2.7kΩ。

由标号可知，它是精密金属膜电阻器，额定功率为 1/8W，标称阻值为 5.1kΩ，允许误差为±10%。

(2) 色标法：色标法是将电阻器的类别及主要技术参数的数值用颜色（色环或色点）标注在它的外表面上。色标电阻（色环电阻）器可分为三环、四环、五环三种标法。其含义如图 1 和图 2 所示。

三色环电阻器的色环表示标称电阻值（允许误差均为±20%）。例如，色环为棕黑红，表示 10×10^2 ＝1.0kΩ±20%的电阻器。四色环电阻器的色环表示标称值（二位有效数字）及精度。例如，色环为棕绿橙金表示 15×10^3 ＝15kΩ±5%的电阻器。五色环电阻器的色环表示标称值（三位有效数字）及精度。例如，色环为红紫绿黄棕表示 275×10^4 ＝2.75MΩ±1%的电阻器。

一般四色环和五色环电阻器表示允许误差的色环的特点是该环离其它环的距离较远。较标准的表示应是表示允许误差的色环的宽度是其它色环的（1.5~2）倍。有些色环电阻器由于厂家生产不规范，无法用上面的特征判断，这时只能借助万用表判断。

3 贴片电阻

3.1 贴片电阻

贴片电阻(SMD Resistor)学名叫片式固定电阻器，是从 Chip Fixed Resistor 直接翻译而来的，特点是耐潮湿、耐高温、可靠度高、外观尺寸均匀，精确且温度系数与阻值公差小。按生产工艺分厚膜片式电阻 (Thick Film Chip Resistor) 和薄膜片式电阻 (Thin Film ChipResistor)两种。

厚膜贴片电阻是采用丝网印刷将电阻性材料淀积在绝缘基体(例如化铝陶瓷)上，然后烧结形成的。

薄膜片式电阻，通常为金属薄膜电阻，是在真空中采用蒸发和溅射等工艺将电阻性材料溅镀(真空镀膜技术)在绝缘基体上制成，特点是温度系数低，温漂小，电阻精度高。

按封装分0105、0201、0402、0603、0805、1206、1210、2010、2512 等，其常见序列的精度为1%、5%，标准阻值有E24 和E96序列，常见功率有 1/20W、1/16W、1/8W、1/4W、1/2W、1W等。

3.2 生产工艺流程

贴片电阻工艺流程图

3.3 E系列标准电阻

E系列也是一种由几何级数构成的数列。E系列首先在英国的电工工业中应用，故采用Electricity的第一个字母E标志这一系列，它是以6√10 、12√10 、24√10 为公比的几何级数，分别称为E6系列、E12系列和E24系列。（基本值见下表）。即：

E6系列的公比为 6√10≈1.5

E12系列的公比12√10≈1.21

E24系列的公比为24√10≈1.1

“E”表示“指数间距”(Exponential Spacing)

在上个20世纪的电子管时代,电子元器件厂商为了便于元件规格的管理和选用、大规模生产的电阻符合标准化的要求，同时也为了使电阻的规格不会太多,协商采用了统一的标准组成元件的数值。它的基础是宽容一定的误差,并以指数间距为标准规格。

这种标准已在国际上广泛采用，这一系列的阻值就叫做电阻的标称阻值。电阻的标称阻值分为E6、E12、E24、E48、E96、E192六大系列，分别适用于允许偏差为±20%、±10%、±5%、±2%、±1%和±0.5%的电阻器。其中E24系列为常用数系，E48、E96、E192系列为高精密电阻数系。

E6系列电阻标称阻值，对应允许偏差为±20%。

E12系列电阻标称阻值，对应允许偏差为±10%。

E24系列电阻标称阻值，对应允许偏差为±5%。

E48系列电阻标称阻值，对应允许偏差为±2%。

E96系列电阻标称阻值，对应允许偏差为±1%。

E192系列电阻标称阻值，对应允许偏差为±0.5%, ±0.25%, ±0.1%。

E24系列电阻阻值序列：1.0、1.1、1.2、1.3、1.5、1.6、1.8、2.0、2.2、2.4、2.7、3.0、3.3、3.6、3.9、4.3、4.7、5.1、5.6、6.2、6.8、7.5、8.2、9.1

E96系列电阻阻值序列：1.00、1.02、1.05、1.07、1.10、1.13、1.15、1.18、1.21、1.24、1.27、1.30、1.33、1.37、1.40、1.43、1.47、1.50、1.54、1.58、1.62、1.65、1.69、1.74、1.78、1.82、1.87、1.91、1.96、2.00、2.05、2.10、2.15、2.21、2.26、2.32、2.37、2.43、2.49、2.55、2.61、2.67、2.74、2.80、2.87、2.94、3.01、3.09、3.16、3.24、3.32、3.40、3.48、3.57、3.65、3.74、3.83、3.92、4.02、4.12、4.22、4.32、4.42、4.53、4.64、4.75、4.87、4.99、5.11、5.23、5.36、5.49、5.62、5.76、5.90、6.04、6.19、6.34、6.49、6.65、6.81、6.98、7.15、7.32、7.50、7.68、7.87、8.06、8.25、8.45、8.66、8.87、9.09、9.31、9.53、9.76

4 特殊用途电阻

4.1 特殊用途分类

各类敏感电阻，按其信息传输关系可分为缓变型和突变型，广泛应用于多种物理量检测、自动化控制领域。

4.2 各类敏感电阻特性

–压敏电阻，主要有氧化锌、碳化硅和氧化锌压敏电阻。

压敏电阻通常都是金属氧化物可变电阻，即Metal Oxide Varistor(MOV)，其电阻材料是氧化锌颗粒和陶瓷颗粒混合后一起烧结成型。MOV的特性就是当电压超过一定阈值的时候，电阻迅速下降，可以通过大电流，因此可以用于浪涌防护和过压保护。

将氧化锌陶瓷采用和MLCC类似的工艺制作成多层型压敏电阻，即 MLV。MLV封装较小，通常是片状的，额定电压和通流能力都比MOV小很多，适用于低压直流场合。

-湿敏电阻，由感湿层、电极、绝缘体组成。氯化锂湿敏电阻随湿度上升而电阻减小，缺点为测试范围小、特性重复性不好、受温度影响大。碳湿敏电阻缺点为低温灵敏度低、阻值受温度影响大，较少使用。氧化物湿敏电阻性能较优越，可长期使用，受温度影响小．阻值与湿度变化呈线性关系。

-光敏电阻，大多是由半导体材料制成的，它利用半导体的光导电特性使电阻器的阻值随特定波长的入射光线的强弱发生变化。当入射光线增强时，电阻值明显减小；当入射光线减弱时，阻值显著增大。

-气敏电阻，利用某些半导体吸收某种气体后发生氧化还原反应制成，主要成分是金属氧化物，主要品种有金属氧化物气敏电阻、复合氧化物气敏电阻、陶瓷气敏电阻等。

-力敏电阻，是一种阻值随压力变化而变化的电阻，可制成各种力矩计、半导体话筒、压力传感器等。主要品种有硅力敏电阻器、硒碲合金力敏电阻器，相对而言，合金力敏电阻器具有更高灵敏度。

-磁敏电阻，是利用磁电效应能改变电阻器的电阻值的原理制成的，其阻值会随穿过它的磁通量密度的变化而变化。它的显著特点是，在弱磁场中阻值与磁场强度的关系呈平方关系，并有很高的灵敏度。

-热敏电阻，热敏电阻的电阻值会随着本体温度的变化呈现出阶跃性的变化，具有半导体特性。热敏电阻按照温度系数的不同分为正温度系数热敏电阻（简称PTC热敏电阻）和负温度系数热敏电阻（简称NTC热敏电阻）。超过一定的温度（居里温度）时，PTC热敏电阻的电阻值随着温度的升高呈阶跃性增高。

一般情况下，有机高分子PTC热敏电阻适用于过流保护，陶瓷PTC热敏电阻可适用于各种用途。

NTC热敏电阻的电阻值随着温度的升高呈阶跃性减小。NTC热敏电阻以锰、钴、镍和铜等金属氧化物为主要材料，采用陶瓷工艺制造而成。温度低时，这些氧化物材料的载流子数目少，所以其电阻值较高；随着温度的升高，载流子数目增加，所以电阻值降低。

-熔断电阻，俗称熔丝电阻器，是一种具有熔断丝及电阻器作用的双功能元件。在正常情况下具有普通电阻器的功能，一旦电路出现故障时，该电阻器因过负荷会在规定的时间内熔断开路，从而起到保护其他电路的作用。