- 電子技術基礎與技能實訓
- 孫余凱 吳鳴山 項綺明
- 6280字
- 2018-12-27 11:47:00
1.1 電阻類基本元件的識別
電阻類基本元件包括固定電阻器、可變電阻器、電位器等。導線是電阻值近似為零的電阻器;開關是可控的電阻值為零或無窮大的電阻器。許多實用電子、電氣元件(如燈泡、揚聲器的音圈等)都可以在一定條件下近似看作電阻類元件。
1.1.1 電阻器的基本類型
電阻器通常分為固定電阻器、可變電阻器、敏感電阻器、熔斷電阻器及其他類型電阻器。常見的固定電阻器有 RT 型碳膜電阻器,R J 型金屬膜電阻器,RY 型氧化膜電阻器及RX型線繞電阻器等。
1. 碳膜電阻器
碳膜電阻器是將真空高溫熱分解出的結晶碳膜沉積在柱形或管形陶瓷骨架上制成的。通過改變碳膜的厚度和使用刻槽的方法變更碳膜的長度,可以得到不同的電阻值。由于此類電阻器價格低廉,故應用最廣泛。
2. 金屬膜電阻器
金屬膜電阻器是用真空加熱蒸發(或高溫分解、化學沉積或燒滲等方法)技術,將合金材料(有高阻值、中阻值、低阻值3種)蒸鍍在陶瓷骨架上制成的。通過刻槽或改變金屬膜厚度可以控制電阻值的大小。這種電阻器的耐熱性及穩定性均比碳膜電阻器好。同時,它的噪聲低、體積小,但價格貴,被廣泛應用于對穩定性和可靠性要求較高的電路中。
3. 線繞電阻器
線繞電阻器是用高電阻值的合金絲(即電阻器絲,采用鎳鉻絲、錳銅絲等材料制成)纏繞在絕緣基棒上制成的。它具有電阻值范圍大(0.1~5M?)、噪聲小、溫度系數小、耐高溫及承受負荷功率大(最大可達500 W)等優點,缺點是高頻特性差。
線繞電阻器有固定式和可調式2種,可調式是從電阻器體上引出一個滑動端子,滑動該端子可對電阻值進行調整。
4. 金屬氧化膜電阻器
金屬氧化膜電阻器是用錫和錫的化合物配制成溶液,經噴霧送入500~550℃的恒溫爐,涂覆在旋轉的陶瓷基體上形成的。其性能與金屬膜電阻器類似,但電阻值變化范圍窄。其典型的特點是金屬氧化膜與陶瓷基體結合得更牢,耐酸堿能力強,抗鹽霧,因而適用于惡劣的工作環境。
5. 玻璃釉電阻器
玻璃釉電阻器屬于厚膜電阻器,型號為RI。目前用得較多的是釕系玻璃釉電阻器,它具有溫度系數小,噪聲低,穩定可靠,耐潮性好及負荷穩定性好等特點。
6. 合成碳膜電阻器
合成碳膜電阻器又稱合成膜電阻器,型號為RH。其抗潮性和電壓穩定性差,噪聲高,頻率特性差,但便于制成高電阻值、高精度電阻器,故多用于直流儀表中。
7. 有機實芯電阻器
有機實芯電阻器型號為RS,這種電阻器具有良好的絕緣外殼,在環境惡劣和超負荷使用的情況下無斷路現象,且體積小,易焊接,適用于要求精度高的場合。
8. 可變電阻器
可變電阻器通常又分為微調電阻器和電位器。電位器又分為單聯電位器、雙聯電位器、多聯電位器、帶開關電位器等。
9. 敏感電阻器
敏感電阻器常見有熱敏電阻器、壓敏電阻器、光敏電阻器、濕敏電阻器、磁敏電阻器、氣敏電阻器等。
10. 熔斷電阻器
熔斷電阻器是一種保護性元件,通常用來對電路的工作進行保護,一旦被保護電路出現問題使電流過大時,就會迅速熔斷,對電路元件進行保護。
1.1.2 電阻器電阻值單位的換算
電流通過電阻器時,電阻器對電流有阻礙作用,其阻礙大小,即為電阻值。
電阻器電阻值的基本單位是歐姆(簡稱歐),其符號用希臘文“?”表示,在實際使用中還用到更大的單位如千歐(k?)和兆歐(M?)。它們之間的換算關系為:
1千歐(k?)=1 000歐(?)
1兆歐(M?)=1 000千歐(k?)=1 000 000歐(?)
固定電阻器的類型最多,應用也最廣泛,既有大功率的電阻器,又有各種小功率的電阻器,標稱電阻值最全面。
1.1.3 電阻器和電位器額定功率的識別
當電流流過電阻器和電位器的時候,電阻器和電位器便會發熱。功率越大,電阻器或電位器發熱越厲害。如果使電阻器發熱的功率過大,電阻器或電位器就會燒壞。電阻器或電位器長時間正常工作允許所加的最大功率叫做額定功率。功率的基本單位是瓦特(簡稱瓦),其符號用“W”表示。
電阻器的額定功率,通常有1/8W(瓦)、1/4W、1/2W、1W、2W、3W、4W、5W、10W等。1/8W和1/4W電阻器應用較廣泛。
電路圖中電阻器的額定功率標注方法,有的是在圖中直接標出該電阻器的功率數值,如1/4W,3W等。也有的用圖1-1所示的電路圖形來表示。

圖1-1 不同功率電阻器的圖形符號
1.1.4 電阻器主要參數的識別
電阻器的額定功率、電阻值及允許誤差一般都標在電阻器上。額定功率較大的電阻器,一般都將額定功率直接印在電阻器的表面上。
電阻值及允許誤差有直標識別法、文字符號識別法和色環注識別法三種。
1. 直標識別法
所謂直標識別法就是電阻值用阿拉伯數字,允許誤差用百分數,直接在電阻器體上標注出來。例如:3 k?±5%、5 M?±10%等。
2. 文字符號識別法
所謂文字符號識別法就是電阻值用數字與符號組合在一起來表示。組合規律如下。
(1)文字符號
文字符號 ?、K、M 前面的數字表示整數電阻值,文字符號后面的數字表示小數點后面的小數電阻值。
(2)允許誤差
允許誤差用符號:J為±5%;K為±10%;M為±20%。
例如:3?3K表示3.3?±10%,這種表示法可避免因小數點蹭掉而誤識標記。
3. 色環標注識別法
小型化的電阻器都采用色環標注識別法,用標在電阻器體上不同顏色的色環作為標稱電阻值和允許誤差的標記。
普通精度的電阻器用4條色環表示,如圖1-2所示。左邊(與端頭距離最近的)為第一色環,順次向右為第二、第三、第四色環。各色環所代表的意義為:

圖1-2 色環電阻值的表示方法
● 第一色環、第二色環相應地代表電阻值的第一位、第二位有效數字。
● 第三色環表示第一位、第二位數之后加“0”的個數。
● 第四色環代表電阻值的允許誤差。
各色環顏色-數值對照如表1-1所列。
表1-1 普通精度電阻器色環顏色一數值對照表

例如有一電阻器,色環為“白、棕、金、銀”,因為第三環金色為歐姆級,前面第一環“白”為9,第二環“棕”為1,最后“銀”為±10%。綜合起來是:9.1?±10%。
另一電阻器,色環為“橙、紅、綠、金”,它的電阻值為:3.2 M?±5%。
再有一電阻器,色環為“紅、黑、橙、金”,因為第二環是黑,所以是整數幾十k級,它表示的電阻值為:20 k?±5%。
還有一電阻器,色環為“黃、黃、黃、金黃”,其電阻值為440 k?,實際電阻值在418~462 k?之間。
1.1.5 固定電阻器外形和電路圖形符號的識別
固定電阻器的類型最多,應用也最廣泛,既有大功率的電阻器,又有各種小功率的電阻器,標稱電阻值最全面。
1. 固定電阻器電路圖形符號的識別
固定電阻器在電路圖中的符號如圖1-3(a)所示,長方塊表示電阻器體,兩邊短線分別表示電阻器的兩根引出線。固定電阻器的文字符號常用字母“R”表示。

圖1-3 固定電阻器的外形及電路圖形符號
各種固定電阻器的外形如圖1-3(b)~(e)所示。
2. 固定電阻器的典型應用
電路中,電阻器主要用來控制電壓和電流,即起降壓、分壓、限流、分流、隔離、匹配和信號幅度調節等作用。電阻器在電路中既可作為負載,又可組成分流器、分壓器,當與電容器進行配合時,還可起濾波作用。其最典型的應用是組成電阻器分壓和分流電路。
(1)電阻器的串聯
由于固定電阻器串聯后,其總阻值為各個分電阻器電阻值的總和。因此,可以將小電阻值的電阻器串聯后來代用大阻值的電阻器。例如圖1-4(a)電路是以3只電阻器串聯為例來說明電阻器的串聯特性。若用3只電阻器R1~R3串聯后來代替R,則此時R的電阻值為:

圖1-4 電阻器串聯、并聯示意圖
R=R1+R2+R3
(2)電阻器的并聯
固定電阻器并聯后,其總電阻值會變小。因此,可以把大電阻值的電阻器并聯后來獲得小電阻值的電阻器。例如圖1-4(b)所示是3只電阻器并聯來代替1只電阻器,此時R的電阻值為

R=R1·R2·R3/(R2·R3+R1·R3+R1·R2)
如果并聯的電阻器其值均相同,則此時R的值為

1.1.6 可變電阻器的識別
可變電阻器是一種連續可調的電阻器,其滑動臂(動接點)的接觸刷在電阻器體上滑動,可獲得與可變電阻器外加輸入電壓和可動臂轉角成一定關系的電壓輸出。
1. 可變電阻器電路圖形符號的識別
可變電阻器又稱為電位器,在電路圖中不帶開關的電路符號如圖1-5(g)所示,帶開關的電路符號如圖1-5(h)所示。圖中仍用長方塊表示電阻器體,兩端的短線表示電阻器體兩端的引出焊片,帶箭頭的折線代表電阻器體上的滑動觸點。帶有開關的電位器符號的右面部分表示開關,中間虛線表示開關與電位器是受同一轉軸控制的(音量控制采用帶開關的電位器時,電路圖中虛線往往不標出)。

圖1-5 電位器的外形及電路符號
可變電阻器的外形如圖1-5(a)~(f)所示。電位器在電路圖中常用字母“RP”(舊標準用“W”)表示。
2. 電位器的類型
知道了電位器的類型,對于合理選用它很有好處。電位器根據其使用的材料分類,有如圖1-5(b)所示的合成碳膜電位器和圖1-5(a)所示的線繞電位器。根據其外形的大小可分為如圖1-5(c)~(f)所示微型電位器。按電阻值變化規律分類,有線性(X)、指數(Z)和對數(D)電位器;按結構分類,有如圖1-5(a)、(c)和(d)所示的旋轉電位器和如圖1-5(e)所示的直滑式電位器;還有一種如圖1-5(f)所示的半可變電位器(即微調電位器)。
3. 電位器結構特點說明
電位器是一種電阻值可調的電阻器,對外有3個引出腳,其中有2個為固定端,另一個為滑動端(也稱中心抽頭端),改變滑動端的位置,可使其與固定端之間的電阻值發生改變。在電路中,常用電位器來調節電阻值或電位。
(1)合成碳膜電位器
合成碳膜電位器(WTH型)是使用最多的一種,其電阻體是用碳黑、石墨、石英粉及有機黏合劑等配制的混合物,涂在膠木板或玻璃纖維板上制成的。其特點是分辨率高,電阻值變化范圍寬,但滑動噪聲較大,耐熱耐濕性不好,精度不高(± 20%),體積較大,使用壽命短。由于其價格低,故廣泛應用于一般電路中。
(2)有機實芯電位器
有機實芯電位器(WS 型)的電阻體是用碳黑、石英粉、有機黏合劑等材料混合加熱后,壓在塑料基體上,再經加熱聚合而成的。其分辨率高,耐磨性好,電阻值范圍寬,可靠性高,體積小,壽命長;但耐壓值稍低,噪聲較大,轉動力矩大。主要應用于對可靠性和溫度要求較高的電子儀器中。
(3)線繞電位器
線繞電位器(WX 型)的電阻器體是由電阻器絲繞在涂有絕緣材料的金屬或非金屬板上制成的,簧片在電阻器絲上滑動。可制成誤差僅為±0.1%的精密電位器和功率達 100 W以上的大功率電位器。
線繞電位器可分為單圈、多圈、多聯結構;根據用途可制成普通型、精密型、微調型等幾種;電阻值變化規律有線性與非線性2種。這種電位器耐壓好,精度高,噪聲小,但電阻值變化范圍較小(一般為幾?至幾十k?)。
1.1.7 熱敏電阻器的識別
熱敏電阻器是電阻值隨溫度變化而顯著變化的敏感元件。電阻值隨溫度升高而減小的稱為負溫度系數熱敏電阻器,用英文縮寫NTC表示。電阻值隨溫度升高而增加的稱為正溫度系數熱敏電阻器,用PTC表示。
1. 熱敏電阻器在電路中的符號
熱敏電阻器在電路中用文字符號“RT”或“R”表示,其電路圖形符號如圖1-6所示。

圖1-6 熱敏電阻器的電路圖形符號
2. 熱敏電阻器的種類
熱敏電阻器的種類繁多,用途廣泛,使用的材料及外形結構多種多樣,大致可以分為以下3種類型。
(1)按形狀結構分類
熱敏電阻器按形狀結構分類,可以分為如圖1-7所示的4種。

圖1-7 幾種熱敏電阻器外形示意圖
① 片狀熱敏電阻器。包括圓片和方片,厚度為1.5~2.5 mm。
② 墊圈式熱敏電阻器。其電阻器體的直徑為φ 6~30 mm,厚度在1~10 mm,中央開小孔成墊圈狀。
③ 桿狀熱敏電阻器。這類熱敏電阻器分為非密封、一般密封與真空密封3種。
④ 珠狀熱敏電阻器。其電阻器體為φ 0.5 mm左右,把φ 0.03 mm的鉑絲用做內引線,把φ 0.04 mm的鍍鎂絲用做引出線,電阻器體封于玻璃管中。
除了以上形狀結構外,還有管狀、線狀、薄膜、厚膜及其他特殊形狀的熱敏電阻器。
(2)按電阻值變化特性分類
熱敏電阻器按電阻值變化的特性分類,可分為以下兩種。
① 直熱式熱敏電阻器。其電阻值的變化是由本身所通過的電流變化或周圍環境溫度變化或兩者共同發生變化產生熱量影響而引起的。
② 旁熱式熱敏電阻器。其電阻值的變化是由電阻器體本身專用加熱絲產生熱量的變化而引起的。
(3)按工作溫度范圍分類
熱敏電阻器按工作溫度范圍分類,可分為以下3種。
① 常溫(-60~300℃)熱敏電阻器。它包括負溫度系數熱敏電阻器與正溫度系數熱敏電阻器(按電阻器溫度系數的大小分類,正溫度系數熱敏電阻器又可分為開關型和補償型正溫度系數熱敏電阻器)、臨界溫度熱敏電阻器(可用做高靈敏度調節器和溫度開關等)、薄膜型熱敏電阻器(可用做流量測量與紅外探測和微波功率測量)、厚膜型熱敏電阻器(可用做紅外探測)。
② 低溫(-80~193℃)熱敏電阻器。這類熱敏電阻器有氧化物陶瓷、玻璃碳、硅等品種,可用做低溫測量。
③ 高溫(300℃以上)熱敏電阻器。這類熱敏電阻器具有穩定性高和耐腐蝕等特點,廣泛應用于汽車發動機排氣溫度的檢測,各種飛行器的高溫檢測系統及家用電器、復印機、工業設備等的溫度測量及控制。
1.1.8 光敏電阻器的識別
光敏電阻器能夠將光信號直接轉換為電信號,也是一種特殊類敏感電阻器。
1. 光敏電阻器的電路圖形符號
光敏電阻器屬有源器件,工作時必須加電源。它是一種對光敏感的器件,其電阻值會隨外界光照的強弱(明暗)變化而改變。
光敏電阻器在電路中用R或RG、RL表示。圖1-8所示是其電路圖形符號。

圖1-8 光敏電阻器的電路圖形符號
2. 光敏電阻器的特性
光敏電阻器是采用硅、鍺、硒化鎘、硒化鉛、硫化鉛、硫化鋅或銻化銦等材料制成的。它的工作區在一個很薄的光敏層上(也稱為光導層,如圖1-9所示)。光敏層具有電阻器特性,兩端用金屬電極引出。

圖1-9 帶金屬外殼的光敏電阻器內部結構
當沒有光照時,光敏電阻器的電阻值較大。一旦光線照射到光敏層上,半導體材料中的載流子將迅速增加,電阻值下降。光照越強,電阻值越小。
3. 光敏電阻器的結構
光敏電阻器有兩種結構:一種帶有金屬外殼,頂部有玻璃窗口,如圖1-10(a)所示;另一種不帶金屬外殼,如圖1-10(b)所示。

圖1-10 光敏電阻器的兩種結構示意圖
4. 光敏電阻器的類型
光敏電阻器在制造中如果使用不同的材料或摻入不同的雜質,可以使光敏電阻器具有不同的光譜特性,從而得到可見光光敏電阻器、紅外光光敏電阻器、紫外光光敏電阻器等不同類型的光敏電阻器。
1.1.9 表面安裝電阻器的識別
表面安裝電阻器又稱為片狀電阻器或無引線電阻器,是當今電子設備、儀器當中應用最多的電子元件。它的特點是體積小、重量輕、高頻特性好、電性能優異、形狀簡單、尺寸標準化,有矩形和圓柱形兩種。
1. 矩形片狀電阻器的識別
矩形片狀電阻器由陶瓷基片,電阻器膜,玻璃釉保護層和端頭電極四部分組成。
(1)矩形片狀電阻器電阻值的識別
矩形片狀電阻器的電阻值可用其型號來標識。例如:一個矩形片狀電阻器的型號為RI11,1/8 W,100 k?J,則該型號中各字符,數字的含義為:
RI11————矩形固定電阻器;
1/8W——矩形固定電阻器的額定功率;
100 k?——矩形固定電阻器的標稱電阻值;
J——矩形固定電阻器的允許誤差。
(2)電阻值范圍
矩形片狀電阻器的電阻值范圍一般為 10 ?~3.3 M?,而國產電阻器電阻值(例如:成都無線電四廠生產的矩形片狀電阻器)為1?~10 M?。其標稱系列為:
1.01.11.21.31.51.61.82.02.22.42.73.03.33.63.94.3 4.75.15.66.26.87.58.29.1
(3)額定功率
矩形片狀電阻器的額定功率有:1W,1/2W,1/4W,1/8W,1/10W,1/16W和1/32 W。
(4)使用條件
矩形片狀電阻器的焊接溫度一般為235℃±5℃,焊接時間為3 s±1 s,最高焊接溫度為260℃±5℃(10 s±1 s)。矩形片狀電阻器工作電壓為100~200 V,視其功率大小而定。
(5)包裝形式
矩形片狀電阻器有散裝、盒式包裝和編帶包裝三種包裝形式。
2. 圓柱形電阻器的識別
目前,我國暫用日本企業的標識方法來識別圓柱形電阻器。圓柱形電阻器電阻值的識別方法與普通色環電阻器的識別方法基本相同,其色環標識的幾種類型及其含義如圖1-11及表1-2所示。

圖1-11 圓柱電阻器色環標識示意圖
表1-2 表面安裝電阻器色環含義

圓柱形電阻器的電阻值范圍基本上與片狀電阻器一致。其額定功率、工作電壓和焊接溫度也與片狀電阻器基本相同。圓柱形電阻器的包裝分為散裝和編帶(僅限功率為 1/8W規格)包裝兩種。