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文章詳情
全類型電阻（一）
日期：2025-04-29 18:12
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摘要：電阻的基本原理
電阻，和電感、電容一起，是電子學三大基本無源器件；從能量的角度，電阻是一個耗能元件，將電能轉化為熱能。
數年前，出現了第四種基本無源器件，叫憶阻器(Memristor)，代表磁通量和電荷量之間的關系。XX文庫里也有很多資料，有興趣可以了解一下。
?圖片出自維基百科Memristor
通常，都是根據歐姆定律來定義電阻，給電阻加一個恒定電壓，會產生多大電流；也可以，通過焦耳定律來定義，當電阻流過一個電流，單位時間內會產生多少熱量。
實際電阻的等效模型
?
同樣的，實際...
電阻的基本原理
電阻，和電感、電容一起，是電子學三大基本無源器件；從能量的角度，電阻是一個耗能元件，將電能轉化為熱能。
數年前，出現了第四種基本無源器件，叫憶阻器(Memristor)，代表磁通量和電荷量之間的關系。XX文庫里也有很多資料，有興趣可以了解一下。
?圖片出自維基百科Memristor
?
同樣的，實際電阻都是非理想的，存在一定引線電感和極間電容，當應用場合頻率較高，這些因數不能忽略。
?
某薄膜電阻的頻率特性
上圖電阻的高頻特性非常好，可以看到極間電容只有0.03pF，引線電感只有0.002nH，其中75Ω的電阻可以到30GHz。我們通常使用的貼片電阻大都是厚膜電阻，性能遠達不到如此，其引線電感有幾個nH，極間電容也有幾個pF，大多只能用到幾百MHz或幾個GHz。
標準阻值表
?
上圖出自Vishay文檔
通常電阻阻值都是標準，上圖給出了不同精度(容差)的電阻的標準阻值，通常乘以10的倍數或除以10的倍數，就可以得到所有阻值。
如何記住上述阻值表呢？其實也很簡單，注意以下三點：
不同精度的電阻對應著不同精度的系列。通常10%精度的是E12系列，2%和5%是E24系列，1%是E96系列，而0.1%、0.25%和0.5%是E192系列。
系列名中的數字代表著該系列有幾個標準阻值，通常為6的倍數。例如，E12系列有12個不同的阻值，E192系列有192個不同的阻值。
每個系列的阻值都近似是一個等比數列，公比為10開多少次方，基數是10Ω。例如E12系列的公比是10開12次方，E96系列的公比都是10開96次方。
有興趣的可以按照上表數一數，算一算是不是上述規律。另外，根據IEC的規定，2%精度對應是E48系列有48個阻值，有興趣的可以算一下是哪些值。上表中，Vishay可能不生產該系列了。
阻值標記(Marking)
通常我們使用*多的就是5%和1%的片狀電阻，一般0603以上的電阻封裝上都有標記表示電阻值。
E24系列(5%)
對于大于10Ω，通常有3位數字表示阻值，前兩個表示阻值基數，*后一位表示乘以10的幾次方。例如標記100代表10Ω，而不是100Ω，472代表4.7kΩ。小于10Ω通常用R來表示小數點，例如2R2，表示2.2Ω。
E96系列(1%)
通常由2位數字加一個字母表示，2位數字代表是E96系列的第幾個阻值，字母表示乘以10的幾次方，其中Y代表-1，X代表0，A代表1，B代表2，C代表3，以此類推。例如47C，從表中數到47個阻值，是30.1，C代表乘以10的3次方，就是30.1kΩ。
另外，對于軸向引線封裝的電阻，阻值標記都是一圈一圈的色環，具體含義如下圖所示：
?
阻值色環碼
從左往右，前兩個或三個環代表數字，接下來的環代表乘數，與前面的數字相乘便是阻值。再接下來的環代表電阻的容差，*后就是電阻的溫度系數。
二
電阻的工藝與結構
電阻的工藝種類繁多，可以根據阻值是否可以變化，分成兩大類介紹：
固定電阻
可變電阻
2.1 固定電阻
固定電阻，顧名思義就是電阻值是定值，不可變。大多數時候，我們使用的電阻都是固定值的?？梢愿鶕庋b的不同大致再分類
2.1.1 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，*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*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??；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；*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。
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。
Metal film resistor ?
金屬氧化物膜電阻(Metal Oxide Film Resistor)
?
上圖出自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*大的優勢就是耐高溫。
?
上圖出自Metal oxide film resistor ?
2.1.2 片狀電阻
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*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*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。Thin Film工藝在此前電容和電感的文章中已經提到過多次了，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。
?上圖出自panasonic chip resistors
2.2 可變電阻
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。
2.2.1 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。滑動變阻器就是可調電阻，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，唯壹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。
2.2.2 敏感電阻
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?？梢杂米鱾鞲衅鳎?nbsp;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
?
上圖出自Murata Application Manual - PTC
PTC就是正溫度系數電阻，通常有兩種：一種是陶瓷材料，叫CPTC，適用于高電壓大電流場合；另一種是高分子聚合物材料，叫PPTC，適用于低電壓小電流場合。
陶瓷PTC，其電阻材料是一種多晶體陶瓷，是碳酸鋇、二氧化鈦等多種材料的混合物燒結而成。PTC溫度系數具有很強的非線性，當溫度超過一定閾值時電阻會變得很大，相當于斷路，從而可以起到短路和過流保護的作用。
同時還有負溫度系數電阻，即NTC就不詳細介紹了。
壓敏電阻
?上圖出自Varistor and the Metal Oxide Varistor Tutorial
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粒混合后一起燒結成型。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。
電阻，和電感、電容一起，是電子學三大基本無源器件；從能量的角度，電阻是一個耗能元件，將電能轉化為熱能。
數年前，出現了第四種基本無源器件，叫憶阻器(Memristor)，代表磁通量和電荷量之間的關系。XX文庫里也有很多資料，有興趣可以了解一下。
?圖片出自維基百科Memristor
通常，都是根據歐姆定律來定義電阻，給電阻加一個恒定電壓，會產生多大電流；也可以，通過焦耳定律來定義，當電阻流過一個電流，單位時間內會產生多少熱量。
實際電阻的等效模型
?
同樣的，實際電阻都是非理想的，存在一定引線電感和極間電容，當應用場合頻率較高，這些因數不能忽略。
?
某薄膜電阻的頻率特性
上圖電阻的高頻特性非常好，可以看到極間電容只有0.03pF，引線電感只有0.002nH，其中75Ω的電阻可以到30GHz。我們通常使用的貼片電阻大都是厚膜電阻，性能遠達不到如此，其引線電感有幾個nH，極間電容也有幾個pF，大多只能用到幾百MHz或幾個GHz。
標準阻值表
?
上圖出自Vishay文檔
通常電阻阻值都是標準，上圖給出了不同精度(容差)的電阻的標準阻值，通常乘以10的倍數或除以10的倍數，就可以得到所有阻值。
如何記住上述阻值表呢？其實也很簡單，注意以下三點：
不同精度的電阻對應著不同精度的系列。通常10%精度的是E12系列，2%和5%是E24系列，1%是E96系列，而0.1%、0.25%和0.5%是E192系列。
系列名中的數字代表著該系列有幾個標準阻值，通常為6的倍數。例如，E12系列有12個不同的阻值，E192系列有192個不同的阻值。
每個系列的阻值都近似是一個等比數列，公比為10開多少次方，基數是10Ω。例如E12系列的公比是10開12次方，E96系列的公比都是10開96次方。
有興趣的可以按照上表數一數，算一算是不是上述規律。另外，根據IEC的規定，2%精度對應是E48系列有48個阻值，有興趣的可以算一下是哪些值。上表中，Vishay可能不生產該系列了。
阻值標記(Marking)
通常我們使用*多的就是5%和1%的片狀電阻，一般0603以上的電阻封裝上都有標記表示電阻值。
E24系列(5%)
對于大于10Ω，通常有3位數字表示阻值，前兩個表示阻值基數，*后一位表示乘以10的幾次方。例如標記100代表10Ω，而不是100Ω，472代表4.7kΩ。小于10Ω通常用R來表示小數點，例如2R2，表示2.2Ω。
E96系列(1%)
通常由2位數字加一個字母表示，2位數字代表是E96系列的第幾個阻值，字母表示乘以10的幾次方，其中Y代表-1，X代表0，A代表1，B代表2，C代表3，以此類推。例如47C，從表中數到47個阻值，是30.1，C代表乘以10的3次方，就是30.1kΩ。
另外，對于軸向引線封裝的電阻，阻值標記都是一圈一圈的色環，具體含義如下圖所示：
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阻值色環碼
從左往右，前兩個或三個環代表數字，接下來的環代表乘數，與前面的數字相乘便是阻值。再接下來的環代表電阻的容差，*后就是電阻的溫度系數。
二
電阻的工藝與結構
電阻的工藝種類繁多，可以根據阻值是否可以變化，分成兩大類介紹：
固定電阻
可變電阻
2.1 固定電阻
固定電阻，顧名思義就是電阻值是定值，不可變。大多數時候，我們使用的電阻都是固定值的?？梢愿鶕庋b的不同大致再分類
2.1.1 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)
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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，*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*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??；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；*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。
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。
Metal film resistor ?
金屬氧化物膜電阻(Metal Oxide Film Resistor)
?
上圖出自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*大的優勢就是耐高溫。
?
上圖出自Metal oxide film resistor ?
2.1.2 片狀電阻
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*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*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。Thin Film工藝在此前電容和電感的文章中已經提到過多次了，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。
?上圖出自panasonic chip resistors
2.2 可變電阻
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。
2.2.1 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。滑動變阻器就是可調電阻，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，唯壹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。
2.2.2 敏感電阻
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?？梢杂米鱾鞲衅鳎?nbsp;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
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上圖出自Murata Application Manual - PTC
PTC就是正溫度系數電阻，通常有兩種：一種是陶瓷材料，叫CPTC，適用于高電壓大電流場合；另一種是高分子聚合物材料，叫PPTC，適用于低電壓小電流場合。
陶瓷PTC，其電阻材料是一種多晶體陶瓷，是碳酸鋇、二氧化鈦等多種材料的混合物燒結而成。PTC溫度系數具有很強的非線性，當溫度超過一定閾值時電阻會變得很大，相當于斷路，從而可以起到短路和過流保護的作用。
同時還有負溫度系數電阻，即NTC就不詳細介紹了。
壓敏電阻
?上圖出自Varistor and the Metal Oxide Varistor Tutorial
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粒混合后一起燒結成型。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。
