2.5 特殊的电阻器

2.5.1 可变电阻器

电阻既可以是固定的，也可以是可变的。大多数电阻器是固定的，即其阻值为常数。前面涉及的电阻都是固定电阻。

可变电阻器的电阻值是可以调整的，可变电阻也称为可调电阻，图2.75（a）所示是两个可调电阻及可调电阻的电路图形符号。可调电阻通常用于电路系统内部。还有一种称为电位器的较为特殊的可变电阻，通常安装在设备的面板上，用作电位调节，作控制旋钮，图2.75（b）所示是两个电位器实物图及其电路图形符号。

可变电阻由一个电阻体和一个转动或滑动系统组成，通常有3个端子，其结构如图2.76 和图2.77所示。当动片滑动改变位置时，动片与定片之间的电阻阻值也随之改变。

可调电阻器与电位器在不同的电路系统中所起的电路作用各不相同，但它们基本上都是通过改变连接到电路中的有效电阻值来对电路系统进行调节的。可调电阻器通常用于设备内部电路调节，电位器则通常被安装在设备的面板上。可调电阻器与电位器的一个简单应用是可调的电阻分压器，如图2.78（a）所示。在收音机中，音量调节电路基本如图2.78（b）所示。

可调电阻：一定片端、动片端连接到电路。电位器：两定片端、动片端都连接到电路。

想一想前面所讲到的电阻分压器，当可调电阻变大、变小时，输出（信号）的电压会发生怎样的变化？

图2.79所示电路是可调电阻器的一个实际应用，通过调节可调电阻器VR4 来校准振荡器输出信号的频率，以补偿因元件参数差异而导致的输出信号频率偏差。

2.5.2 电流检测电阻

先来看一个电路：图2.80所示的是惠普笔记本电脑HP 6910P内充电电路的一部分。现在你能否看懂这个电路不重要（通过本书你总能看懂的），在这里，重要的是能看懂电阻PR28处标注的参数。能看懂吗？

是啊，0.015Ω，如此小的电阻，一般的万用表都无法测量它。该电阻在这里用于充电监测。充电电流的变化由监测电阻转化为监测电阻两端电压的变化。监测电阻两端的电压分别被送到充电控制芯片，以使充电芯片内自动调节充电电路的工作状态。

在许多电子设备系统中都有（特别是电源、大功率电路）测量直流电流的需要。电流检测电阻是随电流测量、电流控制的要求而开发出来的一种特殊电阻。电流的测量范围很广，从几毫安到几十安；测量的精度要求不同，电流检测电阻也有不同的规格以满足不同的需要。

从前面的内容可以知道，当电流流过电阻时，会在电阻两端产生电压降（见图2.81）。当流过电阻的电流发生变化时，电阻的端电压也会发生变化。检测电路通常都是通过电阻两端的电压来“感知”电路电流的。

为减小在检测电阻上的电压降及功率损耗，电流检测电阻的阻值通常都比较小。大电流测量时（几安到几十安）通常要采用毫欧级的电流检测电阻。在台式、笔记本电脑中，凡是PWM开关电源电路，其电源输出线路上都有毫欧级的电流检测电阻。来看看下面的计算解析。

例如，电路电源为12V，电流为12A，若电流检测电阻为0.1Ω（100mΩ），则

电流检测电阻上的电压U=12A×0.1Ω=1.2V。

电流检测电阻上消耗的功率W=UI=1.2V×12A=14.4W。如此，在负载上的工作电压已下降到12V-1.2V=10.8V；并且在电流检测电阻上的功率损耗也太大。

若将电流检测电阻由0.1Ω改为5mΩ（0.005Ω），则电阻上的压降为12A×0.005Ω=0.06V，而其功率消耗则减少到0.72W。

当电流检测电阻值已小到几毫欧时，其引线的电阻造成的误差则不能忽略，为此开发出四引线结构，如图2.83所示。接近电阻根部的两根引线为测量检测电阻电压的端口，另两根引线为电流的通路。在电阻根部测量电阻上的电压（消除了引线电阻的测量误差）是精密测量方法，也称为凯尔文（Kelvin）测量法。图2.83所示是一个 3W、0.001Ω（1mΩ）的四引线精密电流检测电阻。

2.5.3 敏感电阻器

敏感电阻是指器件特性对温度、电压、湿度、光照、气体、磁场、压力等作用敏感的电阻器。敏感电阻通常用于检测（监测）电路，起传感器的作用。这里给出一些简要介绍。

压敏电阻

压敏电阻（Varistor，VR）是电阻值对电压敏感的一种电阻器。你可暂时将其理解为电压控制的可变电阻器。压敏电阻的几种常见电路图形符号如图2.84所示。

压敏电阻器的电阻体材料是半导体。现在大量使用的是氧化锌（Zn O）压敏电阻器，它的主体材料由二价元素锌（Zn）和六价元素氧（O）所构成。

压敏电阻的电压-电流关系不遵循欧姆定律，是一种非线性伏-安特性的电阻器件。

压敏电阻是一种限压型保护器件。简单地讲，压敏电阻在电路系统中起保护作用：防止因静电放电、浪涌及其他瞬态电流（如雷击等）而造成对电路的损坏。对于压敏电阻的工作，可通过以下内容简单理解：

压敏电阻并联在相关电源线或信号线上。正常情况下，压敏电阻阻值很大，近乎开路，因而不会影响后级电路或电器设备的正常工作。当线路上的电压因某种因素瞬间跃升时，过电压出现在压敏电阻的两极间，压敏电阻迅速转为导通状态，电阻很小，将电压钳制在一个相对固定的、安全的电压值，从而实现对后级负载（电路）的保护。

压敏电阻的电路连接通常如图2.85所示。其中的负载可能是电动机、家用电器，也可能是某个信号线、某个单元电路。当电压瞬间高于某一数值时，压敏电阻器阻值迅速下降，经压敏电阻形成一个大电流回路，线路电压被拉低，从而使后面的电路或设备得到保护。

压敏电阻有压敏电压、最大限制电压、通流容量、漏电流、响应时间与电压温度系数、绝缘电阻、静态电容量等参数。不同场合使用的压敏电阻要求不同，应根据实际情况选用。

压敏电阻的应用很广，如电话线与家用电器防雷击、电源输入防浪涌、信号线防尖峰脉冲、电子设备的输入接口防静电与尖峰脉冲、电动机等感性负载防反峰电压等。

图2.86所示为压敏电阻的具体应用。

热敏电阻

热敏电阻（Thermistor）是电阻值对温度极为敏感的一种电阻器，也叫半导体热敏电阻器。可将它看作由温度控制的可变电阻器。热敏电阻可由单晶、多晶及玻璃、塑料等半导体材料制成。热敏电阻的电路图形符号如图2.87所示（分别为一般符号、负温度系数热敏电阻、正温度系数热敏电阻）。

热敏电阻最基本的特性是其阻值随温度的变化有极为显著的变化，以及伏-安曲线呈非线性。热敏电阻器的标称值是指环境温度为25℃时的电阻值。用万用表测其阻值时，其阻值不一定和标称阻值相符。热敏电阻器的种类较多，按其受热方式的不同可分为直热式热敏电阻器和旁热式热敏电阻器；按温度系数可分为正温度系数热敏电阻器和负温度系数热敏电阻器。

负温度系数（NTC）热敏电阻器的最大特点是其电阻值与温度的变化呈反比，即其阻值随温度的升高而降低，当温度大幅升高时，电阻值也大幅下降。图2.88所示就是几个NTC热敏电阻。

正温度系数（PTC）热敏电阻器温度升高时电阻值也随之增大，且阻值的变化与温度的变化呈正比例关系，但电阻器的温度超过一个定值时，阻值将急剧增大，当增大到最大值时，电阻值将随温度的增加而开始下降。图2.88所示是几个PTC热敏电阻。

光敏电阻

光敏电阻器是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器。光强度增强，则光敏电阻器的电阻减小；光强度减弱，则光敏电阻器的电阻增大。光敏电阻常用硫化镉（CdS）制成，并且通常应用于路灯照明控制，光线照度不足时路灯即亮。照相机上的测光电路也通常采用光敏电阻。图2.89所示的是光敏电阻的电路图形符号和两个光敏电阻。

2.5.4 敏感电阻电路

除压敏电阻外，其他敏感电阻，如热敏电阻、光敏电阻等在电路中类似于一个根据敏感对象所存在的程度而自动调节的可调电阻。当敏感电阻的阻值随敏感对象存在的程度（如浓度、强度）的变化而变化时，电路输出的电压也随之发生变化。

除压敏电阻外，其他敏感电阻在系统内的电路结构大多类似于电阻分压器，如图2.90所示。想一想前面讲过的电阻分压器，下面的电路不难理解吧？

可以说几乎所有的手机都有电池温度监测电路。图2.91所示的是一个手机内的温度监测电路。手机电池内部采用一个温度敏感电阻与手机内的电阻组成分压电路，以得到电池的温度信息。在许多新型手机中，温敏电阻被安装在电路主板上靠近电池的位置。当电池温度变化时，BTEMP信号电压也会发生变化。电池温度信息线路主要被用来防止手机因电池温度过高而导致电池或手机损坏。LST 线路则用于电路板的温度监测。