電阻器的結(jié)構(gòu)與原理

電阻器和電感器、電容器一起是電子學(xué)三大基本無源器件。從能量的角度來講，電阻器是一個耗能元件，將電能轉(zhuǎn)化為熱能。并且電阻器是電子電路中應(yīng)用數(shù)量最多的元件，通常按功率和阻值形成不同系列，供電路設(shè)計(jì)者選用。那么什么是電阻器?其的結(jié)構(gòu)與原理又是什么?下面一起來看看：

1.基本定義

(1)電阻器在日常生活中一般直接稱為電阻。是一個限流元件，將電阻接在電路中后，電阻器的阻值是固定的一般是兩個引腳，它可限制通過它所連支路的電流大小。

(2)作用：在電子設(shè)備中，作負(fù)載、分流、限流、分壓、降壓、取樣等。

(3)單位：電阻器的基本單位是歐姆(Ω)。在實(shí)際當(dāng)中，常常使用由Ω導(dǎo)出的單位。千歐(kΩ)兆歐(MΩ)吉?dú)W(GΩ)太歐(TΩ)拍歐(PΩ)艾歐(EΩ)等。進(jìn)率以kΩ為界限千以下(包含千)用小寫以上用大寫。

(4)電路符號：在電路中，電阻用符號“

”表示，長是寬的3倍(至少2倍)。當(dāng)加上限定符號后，可表示不同特性的電阻。

電阻器

2.基本結(jié)構(gòu)

電阻器由電阻體、骨架和引出端三部分構(gòu)成(實(shí)芯電阻器的電阻體與骨架合二為一)

電阻器外形圖

2.1材料成分與作用

(1)基體：支撐電阻體與端子的部分

電阻器的基體最常使用氧化鋁絕緣體。

需要根據(jù)電阻器的用途，選擇適合的材料(熱傳導(dǎo)率、熱膨脹系數(shù)、機(jī)械強(qiáng)度等)。

(2)電阻體：決定電阻器的基本特性、性能的部分電阻

假設(shè)有下圖中的物質(zhì)：

截面積[cm2]：S

長度[cm]：L

物質(zhì)的固有電阻[Ω?cm]：ρ

則該物質(zhì)的電阻R為R=ρ?L/S [Ω]

物質(zhì)

(3)端子：使電阻體與基板(電路圖案)等建立電氣、機(jī)械連接的部分

是施加電壓或電流的部分，電阻器的端子結(jié)構(gòu)和形狀必須根據(jù)貼裝方法選擇。

為了提高貼裝密度、削減貼裝成本，表面貼裝元件(SMD)如今已成為主流。

2.2結(jié)構(gòu)圖例

(1)矩形片式電阻器

(2)引線插入型電阻器(皮膜型)

3.基本原理

理想的電阻器是線性的，即通過電阻器的瞬時電流與外加瞬時電壓成正比。一些特殊電阻器，如熱敏電阻器、壓敏電阻器和敏感元件，其電壓與電流的關(guān)系是非線性的。在電阻器中，決定阻值的只是電阻體。對于截面均勻的電阻體，電阻值為：

式中ρ為電阻材料的電阻率(歐·厘米);L為電阻體的長度(厘米);A為電阻體的截面積(平方厘米)。

薄膜電阻體的厚度d很小，難于測準(zhǔn)，且ρ又隨厚度而變化，故把視為與薄膜材料有關(guān)的常數(shù)，稱為膜電阻。實(shí)際上它就是正方形薄膜的阻值，故又稱方阻(歐/方)。對于均勻薄膜：

式中W為薄膜的寬度(厘米)。通常Rs應(yīng)在一有限范圍內(nèi)，Rs太大會影響電阻器性能的穩(wěn)定。因此圓柱形電阻體以刻槽方法，平面形電阻體用刻蝕迂回圖形的方法來擴(kuò)大其阻值范圍，并進(jìn)行阻值微調(diào)。

電阻

電阻元件的電阻值大小一般與溫度，材料，長度，還有橫截面積有關(guān)，衡量電阻受溫度影響大小的物理量是溫度系數(shù)，其定義為溫度每升高1℃時電阻值發(fā)生變化的百分?jǐn)?shù)，因此要選擇哪一種材料和結(jié)構(gòu)的電阻器，應(yīng)根據(jù)應(yīng)用電路的具體要求而定。

本文總結(jié)了電阻器的基本定義、結(jié)構(gòu)以及原理。在選用電阻器時，一定要先了解電子產(chǎn)品整機(jī)工作環(huán)境條件。從技術(shù)性能考慮滿足電路技術(shù)以保證整機(jī)的正常工作，并從經(jīng)濟(jì)上考慮其價(jià)格、成本，還要考慮其貨源和供應(yīng)情況。

審核編輯黃宇