電阻器是電路元件中應用最廣泛的一種,在電子設備中約占元件總數的30%以上,其質量的好壞對電路工作的穩定性有極大影響。它的主要用途是穩定和調節電路中的電流和電壓,其次還作為分流器分壓器和負載使用。
電阻的種類及特點
在電子電路中常用的電阻器有固定式電阻器和電位器,按制作材料和工藝不同,固定式電阻器可分為:膜式電阻(碳膜RT、金屬膜RJ、合成膜RH和氧化膜RY)、實芯電阻(有機RS和無機RN)、金屬線繞電阻(RX)、特殊電阻(MG型光敏電阻、MF型熱敏電阻)四種。
碳膜電阻
氣態碳氫化合物在高溫和真空中分解,碳沉積在瓷棒或者瓷管上,形成一層結晶碳膜。改變碳膜厚度和用刻槽的方法變更碳膜的長度,可以得到不同的阻值。碳膜電阻成本較低,性能一般。
金屬膜電阻
在真空中加熱合金,合金蒸發,使瓷棒表面形成一層導電金屬膜。刻槽和改變金屬膜厚度可以控制阻值。這種電阻和碳膜電阻相比,體積小、噪聲低、穩定性好,但成本較高。
碳質電阻
把碳黑、樹脂、粘土等混合物壓制后經過熱處理制成。在電阻上用色環表示它的阻值。這種電阻成本低,阻值范圍寬,但性能差,很小采用。
線繞電阻
用康銅或者鎳鉻合金電阻絲,在陶瓷骨架上繞制成。這種電阻分固定和可變兩種。它的特點是工作穩定,耐熱性能好,誤差范圍小,適用于大功率的場合,額定功率一般在1瓦以上。
碳膜電位器
它的電阻體是在馬蹄形的紙膠板上涂上一層碳膜制成。它的阻值變化和中間觸頭位置的關系有直線式、對數式和指數式三種。碳膜電位器有大型、小型、微型幾種,有的和開關一起組成帶開關電位器。
還有一種直滑式碳膜電位器,它是靠滑動桿在碳膜上滑動來改變阻值的。這種電位器調節方便。
線繞電位器
用電阻絲在環狀骨架上繞制成。它的特點是阻值范圍小,功率較大。
電阻的主要性能指標
額定功率
在規定的環境溫度和濕度下,假定周圍空氣不流通,在長期連續負載而不損壞或基本不改變性能的情況下,電阻器上允許消耗的最大功率。為保證安全使用,一般選其額定功率比它在電路中消耗的功率高1-2倍。額定功率分19個等級,常用的有0.05W、0.125W、0.25 W、0.5 W、1 W、2 W、3 W、5 W、7 W、10 W。
在電路圖中非線繞電阻器額定功率的符號表示如下圖:
標稱阻值
產品上標示的阻值,其單位為歐,千歐、兆歐,標稱阻值都應符合下表所列數值乘以10N歐,其中N為整數。
允許誤差
電阻器和電位器實際阻值對于標稱阻值的最大允許偏差范圍,它表示產品的精度,允許誤差的等級如下表所示。
色環顏色所代表的數字或意義
示例:
1)在電阻體的一端標以彩色環,電阻的色標是由左向右排列的,圖1的電阻為27000Ω±0.5%。
2)精密度電阻器的色環標志用五個色環表示。第一至第3色環表示電阻的有效數字,第4色環表示倍乘數,第5色環表示容許偏差,圖2的電阻為17.5Ω±1%
在電路圖中電阻器和電位器的單位標注規則
阻值在兆歐以上,標注單位M。比如1兆歐,標注1M;2.7兆歐,標注2.7M。
阻值在1千歐到100千歐之間,標注單位k。比如5.1千歐,標注5.1k;68千歐,標注68k。
阻值在100千歐到1兆歐之間,可以標注單位k,也可以標注單位M。比如360千歐,可以標注360k,也可以標注0.36M。
阻值在1千歐以下,可以標注單位Ω,也可以不標注。比如5.1歐,可以標注5.1Ω或者5.1;680歐,可以標注680Ω或者680。
最高工作電壓
它是指電阻器長期工作不發生過熱或電擊穿損壞時的電壓。如果電壓超過規定值,電阻器內部產生火花,引起噪聲,甚至損壞。
穩定性
穩定性是衡量電阻器在外界條件(溫度、濕度、電壓、時間、負荷性質等)作用下電阻變化的程度
1)溫度系數a,表示溫度每變化1度時,電阻器阻值的相對變化量。
即:式中:R1、R2分別為溫度t1和t2時的電阻值?
2)電壓系數av表示電壓每變化1伏時,電阻器阻值的相對變化量,
即:式中:R1、R2分別是電壓為U1和U2時的電阻值
噪聲電動勢
電阻器的噪聲電動勢在一般電路中可以不考慮,但在弱信號系統中不可忽視。
線繞電阻器的噪聲只習作定于熱噪聲(分子擾動引起)僅與阻值、溫度和外界電壓的頻帶有關。薄膜電阻除了熱噪聲外,還有電流噪聲,這種噪聲近似地與外加電壓成正比。
高頻特性:電阻器使用在高頻條件下,要考慮其固定有電感和固有電容的影響。這時,電阻器變為一個直流電阻(R0)與分布電感串聯,然后再與分布電容并聯的等效電路,非線繞電阻器的LR=0.01-0.05微亨,CR=0.1-5皮法,線繞電阻器的LR達幾十微亨,CR達幾十皮法,即使是無感繞法的線繞電阻器,LR仍有零點幾微亨。
電阻的命名方法
根據部頒標準(SJ-73)規定,電阻器、電位器的命名由下列四部分組成:第一部分(主稱);第二部分:(材料);第三部分(分類特征);第四部分(序號)。它們的型號及意義見下表。
示例:RJ71-0.125-5.1kI型的命名含義:R電阻器-J金屬膜-7精密-1序號-0.125額定功率-5.1k標稱阻值-I誤差5%。
幾種常用的電阻檢測方法
固定電阻器的檢測
將兩表筆(不分正負)分別與電阻的兩端引腳相接即可測出實際電阻值。為了提高測量精度,應根據被測電阻標稱值的大小來選擇量程。由于歐姆擋刻度的非線性關系,它的中間一段分度較為精細,因此應使指針指示值盡可能落到刻度的中段位置,即全刻度起始的20%~80%弧度范圍內,以使測量更準確。根據電阻誤差等級不同。讀數與標稱阻值之間分別允許有±5%、±10%或±20%的誤差。如不相符,超出誤差范圍,則說明該電阻值變值了。B注意:測試時,特別是在測幾十kΩ以上阻值的電阻時,手不要觸及表筆和電阻的導電部分;被檢測的電阻從電路中焊下來,至少要焊開一個頭,以免電路中的其他元件對測試產生影響,造成測量誤差;色環電阻的阻值雖然能以色環標志來確定,但在使用時最好還是用萬用表測試一下其實際阻值。
熔斷電阻器的檢測
在電路中,當熔斷電阻器熔斷開路后,可根據經驗作出判斷:若發現熔斷電阻器表面發黑或燒焦,可斷定是其負荷過重,通過它的電流超過額定值很多倍所致;如果其表面無任何痕跡而開路,則表明流過的電流剛好等于或稍大于其額定熔斷值。對于表面無任何痕跡的熔斷電阻器好壞的判斷,可借助萬用表R×1擋來測量,為保證測量準確,應將熔斷電阻器一端從電路上焊下。若測得的阻值為無窮大,則說明此熔斷電阻器已失效開路,若測得的阻值與標稱值相差甚遠,表明電阻變值,也不宜再使用。在維修實踐中發現,也有少數熔斷電阻器在電路中被擊穿短路的現象,檢測時也應予以注意。
電位器的檢測
檢查電位器時,首先要轉動旋柄,看看旋柄轉動是否平滑,開關是否靈活,開關通、斷時“喀噠”聲是否清脆,并聽一聽電位器內部接觸點和電阻體摩擦的聲音,如有“沙沙”聲,說明質量不好。用萬用表測試時,先根據被測電位器阻值的大小,選擇好萬用表的合適電阻擋位,然后可按下述方法進行檢測。
A、用萬用表的歐姆擋測“1”、“2”兩端,其讀數應為電位器的標稱阻值,如萬用表的指針不動或阻值相差很多,則表明該電位器已損壞。
B、電位器的活動臂與電阻片的接觸是否良好。用萬用表的歐姆檔測“1”、“2”(或“2”、“3”)兩端,將電位器的轉軸按逆時針方向旋至接近“關”的位置,這時電阻值越小越好。再順時針慢慢旋轉軸柄,電阻值應逐漸增大,表頭中的指針應平穩移動。當軸柄旋至極端位置“3”時,阻值應接近電位器的標稱值。如萬用表的指針在電位器的軸柄轉動過程中有跳動現象,說明活動觸點有接觸不良的故障。
正溫度系數熱敏電阻(PTC)的檢測
檢測時,用萬用表R×1擋,具體可分兩步操作:
A、常溫檢測(室內溫度接近25℃);將兩表筆接觸PTC熱敏電阻的兩引腳測出其實際阻值,并與標稱阻值相對比,二者相差在±2Ω內即為正常。實際阻值若與標稱阻值相差過大,則說明其性能不良或已損壞。
B、加溫檢測;在常溫測試正常的基礎上,即可進行第二步測試—加溫檢測,將一熱源(例如電烙鐵)靠近PTC熱敏電阻對其加熱,同時用萬用表監測其電阻值是否隨溫度的升高而增大,如是,說明熱敏電阻正常,若阻值無變化,說明其性能變劣,不能繼續使用。注意不要使熱源與PTC熱敏電阻靠得過近或直接接觸熱敏電阻,以防止將其燙壞。
負溫度系數熱敏電阻(NTC)的檢測
1) 測量標稱電阻值Rt:用萬用表測量NTC熱敏電阻的方法與測量普通固定電阻的方法相同,即根據NTC熱敏電阻的標稱阻值選擇合適的電阻擋可直接測出Rt的實際值。但因NTC熱敏電阻對溫度很敏感,故測試時應注意以下幾點:ARt是生產廠家在環境溫度為25℃時所測得的,所以用萬用表測量Rt時,亦應在環境溫度接近25℃時進行,以保證測試的可信度。B測量功率不得超過規定值,以免電流熱效應引起測量誤差。C注意正確操作。測試時,不要用手捏住熱敏電阻體,以防止人體溫度對測試產生影響。
2) 估測溫度系數αt:先在室溫t1下測得電阻值Rt1,再用電烙鐵作熱源,靠近熱敏電阻Rt,測出電阻值RT2,同時用溫度計測出此時熱敏電阻RT表面的平均溫度t2再進行計算。
壓敏電阻的檢測
用萬用表的R×1k擋測量壓敏電阻兩引腳之間的正、反向絕緣電阻,均為無窮大,否則,說明漏電流大。若所測電阻很小,說明壓敏電阻已損壞,不能使用。
光敏電阻的檢測
A、用一黑紙片將光敏電阻的透光窗口遮住,此時萬用表的指針基本保持不動,阻值接近無窮大。此值越大說明光敏電阻性能越好。若此值很小或接近為零,說明光敏電阻已燒穿損壞,不能再繼續使用。
B、將一光源對準光敏電阻的透光窗口,此時萬用表的指針應有較大幅度的擺動,阻值明顯減小。此值越小說明光敏電阻性能越好。若此值很大甚至無窮大,表明光敏電阻內部開路損壞,也不能再繼續使用。
C、將光敏電阻透光窗口對準入射光線,用小黑紙片在光敏電阻的遮光窗上部晃動,使其間斷受光,此時萬用表指針應隨黑紙片的晃動而左右擺動。如果萬用表指針始終停在某一位置不隨紙片晃動而擺動,說明光敏電阻的光敏材料已經損壞。
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