电阻笔记汇总

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电阻

一、电阻理论基础

电阻，相对于电容、电感要简单很多。

1、电阻的定义

导体对电流的阻碍作用就叫该导体的电阻。电阻（Resistance，通常用“R”表示）是一个物理量，在物理学中表示导体对电流阻碍作用的大小。导体的电阻越大，表示导体对电流的阻碍作用越大。不同的导体，电阻一般不同，电阻是导体本身的一种性质。导体的电阻通常用字母R表示，电阻的单位是欧姆，简称欧，符号位Ω。

2、欧姆定理

$$R=\frac{U}{I}$$

I：流过导体的电流，单位为安培（A）

U：导体两端的电压，单位为伏特（V）

R：导体的电阻值，单位为欧姆（Ω）

3、电阻决定式

$$R=\frac{\rho \cdot l}{S}$$

ρ：物质的电阻率，单位为[Ω · cm]

l：物质的长度，单位为[cm]

S：物质的横截面积，单位为[cm²]

R：该物质的电阻，单位[Ω]

影响因素：

1. 长度：当材料的横截面积相同时，导体的长度越长，电阻越大。
2. 横截面积：当材料的长度相同时，导体的横截面积越小，电阻越大。
3. 材料：当长度和横截面积相同时，不同材料的导电电阻不同。
4. 温度：对大多数导体来说，温度越高，电阻越大，如金属等。对少数导体来说，温度越高，电阻越小，如碳。

4、电阻的串并联

$$R_{串}=R_1+R_2$$

$$\frac{1}{R_{并}}=\frac{1}{R_1}+\frac{1}{R_2}$$

$$R_{并}=\frac{R_1\times R_2}{R_1+R_2}$$

5、电阻的功率

功率，指物体在单位时间内做功多少，是用于描述做功快慢的物理量，用字母P来表示。

$$P=\frac{W}{t}$$

电阻器在电路中作为纯耗能元件，将其电能转换为热能，这个热量被电阻吸收并最终耗散至环境中。固定阻值的电阻，其实际工作功率取决于其两端的电压或电流：

$$P=UI=\frac{U^2}{R}=I^2\times R$$

电阻器作为一个实体物质，其所能承受的热量是有限的；超过其限度，阻值会发生较大的变化，甚至变为开路。

6、温度对电阻的影响

电阻温度系数TCR：

电阻温度系数（temperature coefficient of resistance简称TCR）表示电阻当温度改变1摄氏度时，电阻值的相对变化，单位为ppm/℃，ppm（part per million）百万分之几。

$$温度系数TCR=\frac{\frac{R-R_a}{R_a}}{(T-T_a)}\times$$

例：100ppm/℃电阻温度系数的贴片电阻器，从基准温度20℃到100℃时的阻值变化率是？

$$\frac{R-R_a}{R_a}=TCR\times (T-T_a)=100\times 10^{-6}\times (100-20)=0.8\%$$

二、电阻选型

1、安装方式

贴片

1. 体积小、重量轻、易保存及运输
2. 贴片电阻易焊接、分解拆卸
3. 稳定性强

直插

1. 体积大、承受电流大、可靠性高
2. 焊接稳固，不易脱落

2、电阻值

电阻阻值是离散的，并不是所有阻值的电阻都生产，要根据需求进行选择，常用电阻阻值表如下：

电阻标准由IEC（国际电工委员会）指定，标准文件为IEC60063和EN60115-2。电子元器件厂商为了便于元件规格的管理和选用，同时也为了使电阻的规格不至于太多，采用了统一的标准组成了元件的数值。
电阻的标称阻值分为E6、E12、E24、E48、E96、E192六大系列，分别使用于允许偏差为±20%、±10%、±5%、±2%、±1%、±0.5%的电阻器。其中以E24和E96两个系列为最常用。
“E”表示“指数间距”（Exponential Spacing），它表明了电阻阻值是由公式计算出来的。

$$R=(\sqrt[n]{10}{)}^m$$

2.1、电阻的标称

封装0603及以上的电阻在表面都印有丝印。丝印展示出了两层含义：阻值和精度。

2.1.1、带有三位或者四位数字的丝印

三位数字表示5%精度，四位数字表示1%精度。前面几位表示数值，最后一位表示10的几次方。
例1：丝印为“103”，表示$10\times 10^3=10k$，5%精度。
例2：丝印为“1003”，表示$100\times 10^3=100k$，1%精度。

2.1.2、带有字母“R”的丝印

2.1.3、带有数字和R之外字母的丝印

2.2、电阻值的确定

1. 计算取值。通过对电路的分析计算得出需要的电阻值，如分压电路、反馈电路、取样电路等。
2. 数据手册参考取值。通过阅读数据手册，采取手册提供的参考电路取电阻值。
3. 经验取值。如上下拉电阻、部分限流电阻等。

2.3、电阻的精度

3、电阻的封装

目前一般电子产品主要用0402，0603封装的，要求功率高的用1206，手机或者穿戴设备会用到更小封装，比如01005，0201等。

4、电阻的功率

• 电阻的额定功率主要由封装决定。
• 还跟电阻的工艺（薄膜还是厚膜），品牌，阻值大小等有一定关系。
• 如果上网查功率与封装的关系的话，会有一些网友给出功率与封装关系的表格，那并不一定总是正确的，使用时需要谨慎。

4.1、电阻功率和温度的关系

一般情况下，温度在70℃以下，电阻的额定功率不受温度高低影响。温度高于70℃时，电阻的额定功率会快速下降，直到减低为0。

5、电阻的额定电压

电阻是有额定耐压值的，不能超过额定耐压值使用。

1. 材质相同（厚膜）的额定电压，各品牌相差不大。
2. 材质不同，额定电压有差别，薄膜要比厚膜低。
3. 封装越大，额定电压升高。

3、零欧姆电阻

1、应用场景

零欧姆电阻又称为跨接电阻器，是一种特殊用途的电阻，0欧姆电阻并非真正的组织为零，零欧姆电阻实际是电阻值很小的电阻。

2、零欧姆电阻的作用

1. 在电路中没有任何功能，只是在PCB上为了调试方便或兼容设计等原因。
2. 可作跳线使用，避免用跳针造成的高频干扰（跳针会成为天线）
3. 在匹配电路参数不确定的时候，以零欧姆代替，实际调试的时候再去确定参数，最后用合适的电阻代替。
4. 零欧姆电阻实际是电阻值很小的电阻，想测某部分电路的耗电流的时候，接零欧姆电阻，接上万用表，这样方便测耗电流，也用于测量大电流。
5. 在布线时，尤其是单面板，如果实在布不过去了，也可以加一个0零欧姆电阻。
6. 在高频信号下，充当电感或电容。用作电感（与外部电路特性有关），主要是解决EMC问题。如地与地，电源和IC Pin之间。
7. 单点接地（指保护接地、工作接地、直流接地在设备上相互分开，各自成为独立系统）。
8. 做电路保护，充当低成本熔丝（USB电路中以零欧姆0603电阻充当USB过流保护）。由于PCB上走线的熔断电流较大，如果发生短路过流等故障时，很难熔断，可能会带来更大的事故。由于零欧姆电阻电流承受能力比较弱（其实零欧姆电阻也是有一定电阻的，只是很小而已），过流时就先将0欧姆电阻熔断了，从而将电路断开，防止更大事故的发生。有时也会用一些阻值为零点几或者几欧姆的小电阻来做保险丝。不过不推荐这样来用，但有些厂商为了节约成本，就用此将就了。
9. 在数字和模拟等混合电路中，往往要求两个地分开，并且单点连接。我们可以用一个零欧姆电阻来连接这两个地，而不是直接连在一起。这样做的好处就是，地线被分成了两个网络，在大面积铺铜等处理时，就会方便得多。附带提示一下，这样的场合，有时也会用电感或者磁珠等来连接。
10. 配置电路，一般产品上不要出现跳线或者拨码开关。有时用户会乱动设置，易引起误会。为了减少维护费用，应用零欧姆电阻代替跳线等焊在板子上。

3、零欧姆电阻的阻值

根据电阻标准文件EN60115-2，零欧姆电阻实际最大阻值为10mΩ，20mΩ，50mΩ可选，实际查询各个厂家，普通零欧姆电阻的阻值最大可达50mΩ。

4、零欧姆电阻的过流能力

不同厂家的零欧姆电阻过流能力并不相同。如果需要能过超大电流的零欧姆电阻，需要找非常规产品，价格较高。