2.1 电阻器的种类和功能特点
2.1.1 电阻器的种类
电阻器简称电阻,是利用物质对所通过的电流产生阻碍作用这一特性制成的电子元件,是电子产品中最基本、最常用的电子元件之一。
实际上,电阻器的种类很多,根据功能和应用领域的不同,主要可分为普通电阻器、敏感电阻器、可调电阻器三大类。
1 普通电阻器
普通电阻器是一种阻值固定的电阻器。依据制造工艺和功能的不同,常见的普通电阻器有碳膜电阻器、金属膜电阻器、金属氧化膜电阻器、合成碳膜电阻器、熔断电阻器、玻璃釉电阻器、水泥电阻器、排电阻器、贴片式电阻器及熔断器等。
(1)碳膜电阻器。碳膜电阻器是将碳在真空高温条件下分解的结晶碳蒸镀沉积在陶瓷骨架上制成的,如图2-1所示。这种电阻器的电压稳定性好、造价低,在普通电子产品中应用非常广泛。

图2-1 碳膜电阻器的实物外形
(2)金属膜电阻器。金属膜电阻器是将金属或合金材料在真空高温条件下加热蒸发沉积在陶瓷骨架上制成的。该类电阻器的阻值也采用色环标注的方法,具有较高的耐高温性能、温度系数小、热稳定性好、噪声小等优点。与碳膜电阻器相比,金属膜电阻器的体积小,但价格也较高。图2-2为金属膜电阻器的实物外形。

图2-2 金属膜电阻器的实物外形
(3)金属氧化膜电阻器。金属氧化膜电阻器就是将锡和锑的金属盐溶液经过高温喷雾沉积在陶瓷骨架上制成的,如图2-3所示。这种电阻器比金属膜电阻器更为优越,具有抗氧化、耐酸、抗高温等特点。

图2-3 金属氧化膜电阻器的实物外形
(4)合成碳膜电阻器。合成碳膜电阻器是将碳黑、填料还有一些有机黏合剂调配成悬浮液,喷涂在绝缘骨架上,再进行加热聚合而成的,如图2-4所示。合成碳膜电阻器是一种高压、高阻的电阻器,通常它的外层被玻璃壳封死。

图2-4 合成碳膜电阻器的实物外形
(5)玻璃釉电阻器。玻璃釉电阻器是将银、铑、钌等金属氧化物和玻璃釉黏合剂调配成浆料,喷涂在绝缘骨架上,再经过高温聚合而成的,如图2-5所示。这种电阻器具有耐高温、耐潮湿、稳定、噪声小、阻值范围大等特点,通常采用直标法标注阻值。

图2-5 玻璃釉电阻器的实物外形
(6)水泥电阻器。水泥电阻器是采用陶瓷、矿质材料封装的电阻器件,如图2-6所示。其特点是功率大、阻值小,具有良好的阻燃、防爆特性。

图2-6 水泥电阻器的实物外形
(7)排电阻器。排电阻器简称排阻。这种电阻器是将多个分立的电阻器按照一定的规律排列集成为一个组合型电阻器,也称为集成电阻器电阻阵列或电阻器网络。
图2-7为排电阻器的实物外形。

图2-7 排电阻器的实物外形
(8)贴片式电阻器。贴片式电阻器是一种无引脚电阻器,如图2-8所示。

图2-8 贴片式电阻器的实物外形
2 敏感电阻器
敏感电阻器可以通过外界环境的变化(如温度、湿度、光亮、电压等)改变自身阻值的大小,常用于一些传感器中,常用的主要有热敏电阻器、光敏电阻器、湿敏电阻器、压敏电阻器、气敏电阻器等。
(1)热敏电阻器。热敏电阻器是一种阻值会随温度的变化而自动发生变化的电阻器,大多是由单晶、多晶半导体材料制成的,有正温度系数热敏电阻器(PTC)和负温度系数热敏电阻器(NTC)两种。图2-9为热敏电阻器的实物外形。

图2-9 热敏电阻器的实物外形
正温度系数热敏电阻器(PTC)的阻值随温度的升高而升高,随温度的降低而降低;负温度系数热敏电阻器(NTC)的阻值随温度的升高而降低,随温度的降低而升高,在电视机、音响设备、显示器等电子产品的电源电路中多采用NTC热敏电阻器。
(2)光敏电阻器。光敏电阻器是一种由具有光导特性半导体材料制成的电阻器,如图2-10所示。光敏电阻器的特点是当外界光照强度变化时,阻值会随之发生变化。
光敏电阻器利用半导体的光导电特性使阻值随入射光线的强弱发生变化,即当入射光线增强时,阻值会明显减小;当入射光线减弱时,阻值会显著增大。

图2-10 光敏电阻器的实物外形
(3)湿敏电阻器 。湿敏电阻器的阻值会随周围环境湿度的变化而发生变化,常用作传感器检测环境湿度。湿敏电阻器是由感湿片(或湿敏膜)、引线电极和具有一定强度的绝缘基体组成的,如图2-11所示。

图2-11 湿敏电阻器的实物外形
湿敏电阻器也可细分为正系数湿敏电阻器和负系数湿敏电阻器两种。
正系数湿敏电阻器是当湿度增大时,阻值明显增大;当湿度减小时,阻值会显著减小。
负系数湿敏电阻器是当湿度减小时,阻值会明显增大;当湿度增大时,阻值会显著减小。
(4)压敏电阻器。压敏电阻器是利用半导体材料的非线性特性原理制成的电阻器,如图2-12所示。压敏电阻器的特点是当外加电压施加到某一临界值时,阻值会急剧变小,常作为过压保护器件应用在过压保护电路中。

图2-12 压敏电阻器的实物外形
(5)气敏电阻器。气敏电阻器是利用金属氧化物半导体表面吸收某种气体分子时,会发生氧化反应或还原反应而使阻值发生改变而制成的电阻器。图2-13为气敏电阻器的实物外形。

图2-13 气敏电阻器的实物外形
通常,气敏电阻器是将某种金属氧化物粉料添加少量铂催化剂、激活剂及其他添加剂,按一定比例烧结而成的半导体器件。它可以把某种气体的成分、浓度等参数转换成电阻变化量,再转换为电流、电压信号,常作为气体感测元件制成各种气体的检测仪器或报警器产品,如酒精测试仪、煤气报警器、火灾报警器等。
3 可调电阻器
可调电阻器是一种阻值可改变的电阻器。这种电阻器的外壳上带有调节部位,可以通过手动调整阻值。
图2-14为可调电阻器的实物外形。

图2-14 可调电阻器的实物外形
可调电阻器的阻值是可以调整的,通常包括最大阻值、最小阻值和可变阻值三个阻值参数。最大阻值和最小阻值都是可调电阻器调整旋钮旋转到极端时的阻值。
最大阻值与可调电阻器的标称阻值十分相近;最小阻值就是该可调电阻器的最小阻值,一般为0Ω,也有的可调电阻器的最小阻值不是0Ω;可调阻值是对可调电阻器的调整旋钮进行随意调整后测得的阻值,在最小阻值与最大阻值之间随调整旋钮的变化而变化。
2.1.2 电阻器的功能特点
电阻器在电路中主要用来调节、稳定电流和电压,可作为分流器、分压器,也可作为电路的匹配负载,在电路中可用于放大电路的负反馈或正反馈电压/电流转换,输入过载时的电压或电流保护元件又可组成RC电路作为振荡、滤波、微分、积分及时间常数元器件等。
1 电阻器的限流功能
电阻器阻碍电流的流动是最基本的功能。根据欧姆定律,当电阻器两端的电压固定时,电阻值越大,流过的电流越小,因而电阻器常用作限流器件,如图2-15所示。

图2-15 电阻器的限流功能
鱼缸加热器仅需很小的电流,适度加热即可满足鱼缸水温的加热需求。电路中设置一个较大的电阻器即可将加热器的电流控制为小电流,如图2-16所示。

图2-16 电阻器限流功能的实际应用
2 电阻器的降压功能
电阻器的降压功能是通过自身的阻值产生一定的压降,将送入的电压降低后再为其他部件供电,以满足电路中低压的供电需求,如图2-17所示。

图2-17 电阻器的降压功能
3 电阻器的分流与分压功能
电路中采用两个或两个以上的电阻器并联接在电路中,即可将送入的电流分流,电阻器之间分别为不同的分流点,如图2-18所示。

图2-18 电阻器的分流功能
如图2-19所示,在小信号放大电路中,三极管要处于线性放大状态,静态时的基极电流、集电极电流及偏置电压应满足要求,基极电压为2.8V,为此要设置一个电阻器分压电路R1和R2,将9V分压成2.8V为三极管基极供电。

图2-19 电阻器的分压功能