2.2 电阻器

电阻器是由某种导电材料，如一薄层碳膜或具有较差导电率的导线制成的。电阻器两端可能有引线接出，也可能没有引线接出，如图2.9所示。无引线电阻通常称为贴片电阻、片状电阻、SMD、chip 电阻，这类电阻中间大部分表面为黑色，两端电极为银白色。

2.2.1 电阻器的种类

电阻器的种类很多，按照不同的分类方法可分为引线电阻与无引线电阻、线绕电阻与膜式电阻。而膜式电阻又可分为碳膜电阻、金属膜电阻、金属氧化膜电阻。

碳电阻是最常见的一种廉价电阻器，由混合的细碳粉或石墨（类似铅笔芯）与不导电的陶瓷制作在一起。混合碳粉与陶瓷的比例决定碳电阻的阻值。若混合碳粉的比例高，则电阻阻值小，反之则阻值大。混合碳粉与陶瓷的混合物被制作成棒状体，两端连上金属引线，外部涂上隔热材料，并用颜色环予以标识，就得到碳电阻器。图2.10（a）所示是碳电阻器的结构，图2.10（b）所示是两个碳电阻器实物。碳电阻器适用于高频率电路，但它的热稳定性不够好。

膜式电阻常被称为薄膜电阻。图2.11（a）所示是一种较为特殊的薄膜电阻的结构图，大多数薄膜电阻结构与图2.11（b）所示的结构类似。

碳膜电阻器是用有机粘合剂将碳墨、石墨和填充料配成悬浮液涂覆于绝缘基体（如陶瓷）上，经加热聚合而成的。它的电性能和稳定性较差，一般不适于作为通用电阻器。但由于它容易制成高阻值的膜，所以主要用作高阻高压电阻器。图2.12所示是两个实际的碳膜电阻。

金属膜电阻器是以特种金属或合金作为电阻材料，用真空蒸发或溅射的方法在陶瓷或玻璃上形成电阻膜层的电阻器 ，如图2.13所示。金属膜电阻器的制造工艺比较灵活，不仅可以调整它的材料成分和膜层厚度，也可通过刻槽调整阻值，因而可以制成性能良好、阻值范围较宽的电阻器。金属膜电阻器的耐热性、噪声电势、温度系数、电压系数等电性能比碳膜电阻器优良。

金属氧化膜电阻器是由能水解的金属盐类溶液（如四氯化锡和三氯化锑）在炽热的玻璃或陶瓷的表面分解聚积而成。金属氧化膜电阻器的主要特点是耐高温，有极好的浪涌电流特性。金属氧化膜电阻器的电阻率较低，小功率电阻器的阻值不超过100kΩ，应用范围受到限制，但可用作补充金属膜电阻器的低阻部分。图2.14所示是一个金属氧化膜电阻器。

线绕电阻器是由合金丝（镍铬）或类似的金属电阻丝在陶瓷等绝缘体上绕制而成的。电阻丝一般采用具有一定电阻率的镍铬、锰铜等合金制成。绝缘骨架是由陶瓷与塑料等材料制成管形、扁形等各种形状。电阻丝在骨架上根据需要可以绕制一层，也可绕制多层，或采用无感绕法等。图2.15所示是线绕电阻的结构示意图。

线绕电阻器工作稳定，耐热性能好，误差范围小，额定功率一般在1W以上，适用于大功率场合。图2.16所示是4 个不同的线绕电阻器。

图2.17 给出了几个不同的厚膜电阻器，有些看起来像集成电路，其中，左边的一个厚膜电阻器功率可达70W右边的一个则有5W的，功率。

厚膜电阻器是指采用厚膜工艺印刷而成的电阻。常用的厚膜电阻采用金属钌系电阻浆料印刷烧结而成。电阻浆料包含氧化钌、有机溶剂和玻璃珠，烧结后的电阻由两部分组成：氧化钌本身的电阻和势垒电阻。厚膜电阻器常用在功率电路、环境苛刻等场合中。

2.2.2 电阻器的参数

我们先来看一看图2.18所示的电路图（取自iPad mini 电路图。在电路图中有两个电阻，）电阻图形符号旁有许多文字标注。这些文字标注意味着什么呢？除电阻在电路中的编号外，其他都属于电阻器的参数：阻值、误差、额定功率、类型与电阻的尺寸。

电阻器看起来比较简单，因此人们认为电阻容易使用是理所当然的。然而，实际的电阻器并不完美，有必要了解它们的一些重要参数，以便为目标电路选择合适的电阻器。

额定功率值

关于电阻的额定功率前面已经讲到，可以利用相关的公式来计算电路中电阻可能消耗的功率，借以选择合适功率值的电阻。通常，电源与功率电路中需要较大功率的电阻。一般的小信号电路与逻辑电路中电阻所需的功率值较小。

引线电阻的标称功率值从 1/8W 到250W。常见的引线电阻值是 1/8W、1/4W 或 1/2W。i Pad mini中的大部分电阻值为1/32W、1/20W，笔记本电脑中的大部分电阻值为1/16W。

标称电阻值

国家有关部门规定了一系列的阻值作为产品的标准，这一系列的阻值就叫做电阻的。电阻的标称阻值分为E6、E12、E24、E48、E96、E192六大系列。其中E24系列为常用数系，E48、E96、E192系列为高精密电阻数系，普通电器设备一般不常采用。标称阻值E6系列的电阻规定6个基本数：1、1.5、2.2、3.3、4.7、6.8；E12系列的电阻规定12个基本数：1、1.2、1.5、1.8、2.2、2.7、3.3、3.9、4.7、5.6、6.8、8.2 ；E24系列的电阻规定24个基本数：1、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。

允许误差值

一个电阻的标称阻值并不能说明其实际的阻值，只有标称阻值结合误差值才能反映该电阻的阻值情况。例如，一个1kΩ、5%的电阻，其电阻阻值是在 950～1050Ω之间；而一个1kΩ、1%的电阻，其电阻阻值是在 990～1010Ω之间。

大多数电阻的误差值为5%。在要求一般的显示精度或稳定度的应用场合，应采用误差值为1%的金属膜电阻。在正常条件下，金属膜电阻的稳定度可达到0.1%；即使在最差的情况下，其稳定度也会优于 1%。在一些要求高的场合，如精密电源基准电阻、取样电阻，可选用 0.1%或0.5%的精密电阻。精确绕线电阻可提供更高精度的阻值，可达 0.005%。

这里介绍了三个通常关注的参数。在一些特定的场合，电路设计者还需要关注电阻的噪声系数、温度系数等。例如，焊接可能导致碳电阻产生3%的误差，而焊接对1%的金属膜电阻最多引起0.01%的误差。在实际中，电路元件的密度、设备内部的散热等都可能会影响到电阻的实际功耗。这些已超出本书讨论的范围，请参阅其他相关书籍。