第1章 电阻器的识别与检测技能
1.1 认识电阻器
1.1.1 认识常用的电阻器
电阻器简称“电阻”,它是利用物体对所通过的电流产生阻碍作用,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。
电阻器在电子产品中的应用十分广泛,主要可分为普通电阻器、敏感电阻器和可变电阻器三种。
1. 普通电阻器
普通电阻器就是指电阻值固定的电阻器。根据制造工艺的不同,常见的普通电阻器主要有: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、玻璃釉膜电阻器、水泥电阻器、排电阻器和熔断电阻器。
(1) 碳膜电阻器
碳膜电阻器的电路标识通常为“”,用字母RT表示。这种电阻器是将碳在真空高温的条件下分解的结晶碳蒸镀沉积在陶瓷骨架上制成的。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。如图1-1所示为典型碳膜电阻器的实物外形。
图1-1 碳膜电阻器
【要点说明】
碳膜电阻器通常采用色环标注方法标注电阻值。色环的颜色不同、位数不同所代表的电阻值也不同。
(2) 金属膜电阻器
金属膜电阻器的电路标识通常为“”,用字母RJ表示。金属膜电阻器是将金属或合金材料在真空高温的条件下加热蒸发沉积在陶瓷骨架上制成的电阻器。这种电阻器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。如图1-2所示为典型金属膜电阻器的实物外形。
这种电阻器的电阻值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,体积更小,但价格也较高。
(3) 金属氧化膜电阻器
金属氧化膜电阻器的电路标识通常为“”,用字母RY表示。金属氧化膜电阻器就是将锡和锑的金属盐溶液进行高温喷雾沉积在陶瓷骨架上制成的。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。如图1-3所示为典型金属氧化膜电阻器的实物外形。
图1-2 金属膜电阻器
图1-3 金属氧化膜电阻器
(4) 合成碳膜电阻器
合成碳膜电阻器的电路标识通常为“”,用字母RH表示。合成碳膜电阻器是将炭黑、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。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。如图1-4所示为典型合成碳膜电阻器的实物外形。这种电阻器通常采用色环标注方法标注电阻值。
图1-4 合成碳膜电阻器
(5) 玻璃釉膜电阻器
玻璃釉膜电阻器的电路标识通常为“”,用字母RI表示。玻璃釉膜电阻器就是将银、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,再进行高温聚合而成的,这种电阻器具有耐高温、耐潮湿、稳定、噪声小、电阻值范围大等特点。如图1-5所示为典型玻璃釉膜电阻器的实物外形。这种电阻器通常采用直标法标注电阻值。
图1-5 玻璃釉膜电阻器
(6) 水泥电阻器
水泥电阻器的电路标识通常为“。这种电阻器是采用陶瓷、矿质材料封装的电阻器件,其特点是功率大,电阻值小,具有良好的阻燃、防爆特性。如图1-6所示为典型水泥电阻器的实物外形。
图1-6 水泥电阻器
通常,电路中的大功率电阻器多为水泥电阻器,当负载短路时,水泥电阻器的电阻丝与焊脚间的压接处会迅速熔断,对整个电路起限流保护的作用。这种电阻器的电阻值通常采用直接标注法标注。
(7) 排电阻器
排电阻器的电路标识通常为“”。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。如图1-7所示为典型排电阻器的实物外形。
图1-7 排电阻器
(8) 熔断电阻器
熔断电阻器又叫保险丝电阻器,其电路符号为“”,用字母R表示。它是一种具有过流保护(熔断丝)功能的电阻器。如图1-8所示为熔断电阻器实物外形。
图1-8 熔断电阻器
熔断电阻器的电阻值采用色环标注的方法,正常情况下,熔断电阻器具有普通电阻器的电气功能,当电流过大时,熔断电阻器就会熔断从而对电路起保护作用。
【资料链接】
在以前的电子产品中,还经常可以看到如图1-9所示的电阻器。这种电阻器叫实心电阻器,它是由有机导电材料或无机导电材料及一些不良导电材料混合并加入黏合剂后压制而成的。这种电阻器通常采用直接标注法标注电阻值,其制作成本低,但电阻值误差较大,稳定性较差,因此目前电路中已经很少采用。
图1-9 实心电阻器
2. 敏感电阻器
敏感电阻器是指可以通过外界环境的变化(例如温度、湿度、光亮、电压等),改变自身的电阻值的大小,因此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、气敏电阻器和压敏电阻器等。
(1) 热敏电阻器
热敏电阻器大多由单晶、多晶半导体材料制成的电阻器,电路符号为“”。用字母MZ或MF表示。如图1-10所示为典型热敏电阻器的实物外形。热敏电阻器的特点是它的电阻值会随温度的变化而变化。
图1-10 热敏电阻器
【资料链接】
热敏电阻器又可细分为正温度系数热敏电阻器和负温度系数热敏电阻器两种。
当温度升高时,电阻器的电阻值会明显增大;而当温度降低时,电阻值会显著减小,这种热敏电阻器被称为正温度系数(PTC)热敏电阻器。
当温度升高时,电阻器的电阻值会明显减小;当温度降低时,电阻值会显著增大,这种热敏电阻器被称为负温度系数(NTC)热敏电阻器。
(2) 光敏电阻器
光敏电阻器是一种由半导体材料制成的电阻器。它的电路符号为“”,用字母MG表示。图1-11所示为典型光敏电阻器的实物外形。
图1-11 光敏电阻器
光敏电阻器的特点是当外界光照强度变化时,光敏电阻器的阻值也会随之变化。
(3) 湿敏电阻器
湿敏电阻器是由感湿层(或湿敏膜)、引线电极和具有一定强度的绝缘基体组成的电阻器,其电路符号为“”,用字母MS表示。如图1-12所示为典型湿敏电阻器的实物外形。湿敏电阻器的电阻值特性是随着湿度的变化而变化,常用做传感器,用于检测湿度。
图1-12 湿敏电阻器
【资料链接】
湿敏电阻器又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加时,电阻值明显增大;当湿度减少时,电阻值会显著减小。
负系数湿敏电阻器是当湿度减少时,电阻值会明显减小;当湿度增大时,电阻值会显著增大。
(4) 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电阻值改变的特性而制成电阻器,它的电路符号为“”,用字母MQ表示。如图1-13所示为典型气敏电阻器的实物外形。
图1-13 气敏电阻器
(5) 压敏电阻器
压敏电阻器是利用半导体材料的非线性特性的原理制成的电阻器,电路符号为“ ”,用字母MY表示。如图1-14所示为典型压敏电阻器的实物外形。压敏电阻器的特点是当外加电压施加到某一临界值时,压敏电阻器的电阻值就会急剧变小。
图1-14 压敏电阻器
3. 可变电阻器
可变电阻器也称可调电阻器,这种电阻器的电阻值可以人为变化调整,它的电路符号为“”,用字母RP表示。如图1-15所示为典型可变电阻器的实物外形。
图1-15 可变电阻器
这种电阻器有3个引脚,其中有两个定片引脚和一个动片引脚,还有一个调整旋钮,可以通过它改变动片,从而改变可变电阻器的电阻值。
【要点说明】
可变电阻器的电阻值是可以调整的,通常包括最大电阻值、最小电阻值和可变电阻值三个电阻值参数。最大电阻值和最小电阻值都是可变电阻器的调整旋钮旋转到极端时的电阻值。最大电阻值是与可变电阻器的标称电阻值十分相近的电阻值;最小电阻值就是该可变电阻器的最小电阻值,一般为0?,也有的可变电阻器的最小电阻值不是0?;可变电阻值是对可变电阻器的调整旋钮进行随意的调整,然后测得的电阻值,该电阻值在最小电阻值与最大电阻值之间随调整旋钮的变化而变化。
1.1.2 认识常用电阻器的标识
1. 普通电阻器的标识
普通电阻器的标识方法通常有两种:直标法和色环法。直标法是通过一些代码符号将电阻器的电阻值等参数标识在电阻器上;色环法是一般电阻器常见的标识方法,通过色环不同颜色和不同位置标识电阻值。
(1) 直标法
通常,直标法可以细分成3种:第1种是采用“数字+字母+数字”的组合标注形式;第2种是采用“数字+数字”直接标注的形式;第3种是采用“数字+字母”的组合标注形式。
① “数字+字母+数字”组合标注形式
“数字+字母+数字”组合标注形式的标准定义如图1-16所示。
图1-16 “数字+字母+数字”组合标注形式的标准定义
【要点说明】
“数字+字母+数字”组合标注形式的标准定义中:
① 产品名称:用字母表示,如电阻器用R表示;(具体见表1-1所列)。
② 导电材料:用字母表示,表示电阻器用什么材料制作的;(具体见表1-2所列)。
③ 类型:一般用数字表示,表示电阻器属于什么类型;(具体见表1-3所列)。
④ 序号:用数字表示,表示同类产品中不同品种,以区分产品的外型尺寸和性能指标等,(有时会被省略)。
⑤ 额定电阻值:电阻器表面上标识的电阻值。
⑥ 允许误差:用字母表示,表示电阻实际阻值与标称阻值之间允许的最大误差范围。
如:N(±30%)、M(±20%)、K(±10%)、J(±5%)、G(±2%)、F(± 1%)、D(±0.5%)、C(±0.25%)、B(±0.1%)。
【资料链接】
“数字+字母+数字”组合标注形式中,电阻器的字母代号所对应的名称对照见表 1-1所列。
表1-1 电阻器主称部分符号、意义对照表
“数字+字母+数字”组合标注形式中,电阻器导电材料符号、意义对照表见表1-2所列。
表1-2 电阻器材料的符号、意义对照表
“数字+字母+数字”组合标注形式中,电阻器类别符号、意义对照表见表1-3所列。
表1-3 电阻器类别符号、意义对照表
下面,我们将通过“技能实训速递包”来练习一下对普通固定电阻器“数字+字母+数字”组合标注形式的识别。
【技能实训速递包-1】
技能实训器材
待识别普通电阻器1个(采用“数字+字母+数字”组合标注形式直接标注)。
技能实训目的
学会对采用“数字+字母+数字”组合标注形式进行解读。
实训演示
对当前待识别普通电阻器的解读如图1-17所示。该电阻器的命名为“RSF-3”,其中“R”表示电阻器;“S”表示有机实心电阻器,“F”表示复合膜电阻器;“3”表示超高频电阻器;因此,可以识别该电阻器为有机实心复合膜超高频电阻器。
图1-17 对“数字+字母+数字”组合标注形式的识别训练
② “数字+数字”直接标注形式
“数字+数字”直接标注形式的标准定义如图1-18所示。通常,这种标注形式多用于贴片式普通电阻器中。
图1-18 “数字+数字”直接标注形式的标准定义
【要点说明】
“数字+数字”组合标注形式的标准定义中:
① 有效数字1:电阻值的第1位有效数字;
② 有效数字2:电阻值的第2位有效数字;
③ 被乘数:表示有效数后面零的个数,如:0表示100、1表示101、2表示102、3表示103、4表示104……
下面,我们将通过“技能实训速递包”来练习一下对普通固定电阻器“数字+数字”组合标注形式的识别。
【技能实训速递包-2】
技能实训器材
待识别普通电阻器1个(采用“数字+数字”组合标注形式直接标注)。
技能实训目的
学会对采用“数字+数字”组合标注形式进行解读。
实训演示
对当前待识别普通电阻器的解读如图1-19所示。该电阻器的命名为“221”,表示该电阻器的电阻值为22×103Ω,即22kΩ。
图1-19 对“数字+数字”组合标注形式的识别训练
③ “数字+字母”组合标注形式
“数字+字母”组合标注形式的标准定义如图1-20所示。
图1-20 “数字+字母”组合标注形式的标准定义
【要点说明】
“数字+字母”组合标注形式的标准定义中:
① 前两位数字表示电阻值的代号, 并非有效值(代号含义见表1-4所列)。
②表示有效电阻值的倍乘数(字母标识倍乘数含义见表1-5所列)。
注:该标识方法为一种数字和字母混合标记的方法,即电阻器表面的标识即有数字又有字母,多用于贴片式电阻器中。
【资料链接】
“数字+字母”组合标注形式中,数字代号标识有效数字的含义见表1-4所列。
表1-4 数字+字母直标法中代号标识含义
“数字+字母”组合标注形式中,最后一位字母标识的倍乘数的含义见表1-5所列。
表1-5 字母与倍乘的对应关系
下面,我们将通过“技能实训速递包”来练习一下对普通固定电阻器“数字+字母”组合标注形式的识别。
【技能实训速递包-3】
技能实训器材
待识别普通电阻器1个(采用“数字+字母”组合标注形式直接标注)。
技能实训目的
学会对采用“数字+字母”组合标注形式进行解读。
实训演示
对当前待识别普通电阻器的解读如图1-21所示。“22A”中的“22”表示的有效值为165,字母“A”表示的倍乘数为100,此电阻器电阻值的计算方法为:165×100=165,即该电阻值为165?。
(2) 色环标识法
普通电阻器的色标标识法是将电阻器的参数用不同颜色的色环(或色点)标注在电阻器表面上。常见的色环标注有4环标识法和5环标识法两种。
图1-21 对“数字+字母”组合标注形式的识别训练
① 4环标识法
“4环标识法”的标准定义如图1-22所示。
图1-22 “4环标识法”的含义
【要点说明】
① 标称值第1位有效数字。
② 标称值第2位有效数字。
③ 标称值后0的个数(倍乘数)。
④ 允许偏差。
注:不同色环颜色代表不同的数值,具体色环样色代表含义参见表1-6所列。
下面,我们将通过“技能实训速递包”来练习一下对普通固定电阻器“数字+字母”组合标注形式的识别。
【技能实训速递包-4】
技能实训器材
待识别普通电阻器1个(采用“4环标识法”标注的普通电阻器)。
技能实训目的
学会对采用“4环标识法”的标注形式进行解读。
实训演示
对当前待识别普通电阻器的解读如图1-23所示。该电阻器有4条色环标识,并且色环颜色依次为“棕黑红金”。“棕色”表示有效数字1;“黑色”表示有效数字0;“红色”表示倍乘数102;“金色”表示允许偏差±5%。因此该电阻值标识为1k?±5%。
图1-23 对“4环标识法”标注形式的识别训练
注:色环含义对应关系见表1-6所列。
② 5环标识法
“5环标识法”的标准定义如图1-24所示。
图1-24 “5环标识法”的含义
【要点说明】
① 标称值第1位有效数字。
② 标称值第2位有效数字。
③ 标称值第3位有效数字。
④ 标称值后0的个数(倍乘数)。
⑤ 允许偏差。
注:不同色环颜色代表不同的数值,具体色环样色代表含义参见表1-6所列。
下面,我们将通过“技能实训速递包”来练习一下对普通固定电阻器“数字+字母”组合标注形式的识别。
【技能实训速递包-5】
技能实训器材
待识别普通电阻器1个(采用“5环标识法”标注的普通电阻器)。
技能实训目的
学会对采用“5环标识法”的标注形式进行解读。
实训演示
对当前待识别普通电阻器的解读如图1-25所示。该电阻器有5条色环标识,其色环颜色依次为“橙蓝黑棕金”。“橙色”表示有效数字3;“蓝色”表示有效数字6;“黑色”表示有效数字0;“棕色”表示倍乘数101;“金色”表示允许偏差±5%。因此该电阻值标识为3.6k? ±5%。
图1-25 对“5环标识法”标注形式的识别训练
注:色环含义对应关系见表1-6所列。
【资料链接】
色环标识法中色环的含义见表1-6所列。
附表1-6 色标法的含义表
2. 敏感电阻器的标识
敏感电阻器主要包括热敏电阻器、光敏电阻器、湿敏电阻器、气敏电阻器和压敏电阻器5种,不同类型的敏感电阻器的名称标识也略有不同。
(1)热敏电阻器的标识
热敏电阻器的型号有很多种,熟悉型号中各字母或数字的意义,对于选用和识别热敏电阻器将很有帮助。热敏电阻器型号中各数字和字母表示的含义如图1-26所示。
图1-26 热敏电阻器的标识定义
【要点说明】
① 主称符号M:表示意义为热敏电阻器;
② 类别符号:Z表示正温度系数热敏电阻器;F表示负温度系数热敏电阻器;
③用途代号:用数字表示。
注:各字母(符号)的含义见表1-7所列。
【资料链接】
热敏电阻器标识含义见表1-7所列。
表1-7 热敏电阻器标识含义对照表
(2)光敏电阻器的标识
光敏电阻器的型号有很多种,熟悉型号中各字母或数字的意义,对于选用和识别光敏电阻器将很有帮助。光敏电阻器型号中各数字和字母表示的含义如图1-27所示。
图1-27 光敏电阻器的标识定义
【要点说明】
① 主称符号MG:表示意义为光敏电阻器;
②用途或特征:无字母表示通用型;K表示控制温度用;C表示测量温度用;
③ 序号:用数字或数字与字母混合表示序号,以区别电阻器的外形尺寸及性能参数。
注:各字母(符号)的含义见表1-8所列。
【资料链接】
热敏电阻器标识含义见表1-8所列。
表1-8 光敏电阻器标识含义对照表
(3)湿敏电阻器的标识
湿敏电阻器的型号有很多种,熟悉型号中各字母或数字的意义,对于选用和识别湿敏电阻器将很有帮助。湿敏电阻器型号中各数字和字母表示的含义如图1-28所示。
【要点说明】
图1-28 湿敏电阻器的标识定义
① 主称符号MS:表示意义为湿敏电阻器;
②用途或特征:无字母表示通用型;K表示控制湿度用;C表示测量湿度用;
③ 序号:用数字或数字与字母混合表示序号,以区别电阻器的外形尺寸及性能参数。
注:各字母(符号)的含义见表1-9所列。
【资料链接】
湿敏电阻器标识含义见表1-9所列。
表1-9 湿敏电阻器标识含义对照表
(4)气敏电阻器的标识
气敏电阻器的型号有很多种,熟悉型号中各字母或数字的意义,对于选用和识别气敏电阻器将很有帮助。气敏电阻器型号中各数字和字母表示的含义如图1-29所示。
图1-29 气敏电阻器的标识定义
【要点说明】
① 主称符号MQ:表示意义为气敏电阻器。
②用途或特征:J表示酒精检测用;K表示可燃气体检测用;Y表示烟雾检测用;N表示N型气敏电阻器;P表示P型气敏电阻器。
③ 序号:用数字或数字与字母混合表示序号,以区别电阻器的外形尺寸及性能参数。
注:各字母(符号)的含义见表1-10所列。
【资料链接】
气敏电阻器标识含义见表1-10所列。
表1-10 气敏电阻器标识含义对照表
(5)压敏电阻器的标识
压敏电阻器的型号有很多种,根据型号中各字母或数字的意义,对于选用和识别压敏电阻器将很有帮助。压敏电阻器型号中各数字和字母表示的含义如图1-30所示。
图1-30 压敏电阻器的标识定义
【要点说明】
① 主称符号MY:表示意义为压敏电阻器;
②用途或特征:用字母表示,不同字母表示含义不同,见表1-11所列;
③ 序号:用数字或数字与字母混合表示序号,以区别电阻器的外形尺寸及性能参数。
注:各字母(符号)的含义见表1-11所列。
【资料链接】
压敏电阻器标识含义见表1-11所列。
表1-11 压敏电阻器标识含义对照表
3. 可变电阻器的标识
可变电阻器多采用直标法标注在可变电阻器表面上,标识内容包括可变电阻器的型号、类型、标称电阻值和额定功率等等。
可变电阻器的标识定义标准如图1-31所示。
图1-31 可变电阻器的标识定义
【要点说明】
① 产品名称:用字母标识,如电位器用RP标识,各种字母含义见表1-12所列;
② 材料:用字母表示,表示电位器用什么材料制成的,各种字母表示材料含义见表1-13所列;
③ 类型:用字母表示,标识电位器属于什么类型,各字母表示的类型含义见表1-14所列;
④ 实效等级:对于规定了实效等级的电位器,在类型与型号之间标识字母“K”;
⑤ 序号:常用数字表示,表示同类产品中不同品种,以区分产品的外形尺寸和性能指标等,有时会被省略;
⑥ 电阻值:电位器表面上标识的电阻值;
⑦ 允许偏差:常用字母表示,表示电位器实际电阻值与标称电阻值之间允许的最大偏差范围,不同字母表示允许偏差见表1-15所列。
【资料链接】
可变电阻器产品名称,符号、意义对照表见表1-12所列。
表1-12 产品名称的符号、意义对照表
可变电阻器材料,符号、意义对照表如表1-13所示。
表1-13 材料的符号、意义对照表
可变电阻器类型,符号、意义对照表如表1-14所示。
表1-14 类型的符号、意义对照表
可变电阻器允许偏差,符号、意义对照表如表1-15所示。
表1-15 允许偏差的符号、意义对照表-2
1.1.3 认识常用电阻器的主要参数
电阻器在电路中用字母“R”表示。电阻的度量单位是欧姆,用字母“?”表示。并且规定电阻两端加1伏特电压,通过它的电流为1安培时,定义该电阻器的电阻值为1欧姆(记为1?)。实际应用中还有千欧(用“k?”表示)单位和兆欧(用“M?”表示)单位,它们之间的换算关系是:1M?=103k?=106?。
电阻器的主要参数有标称电阻值、允许偏差及额定功率。
(1) 标称电阻值
标称电阻值是指电阻器表面上标志的电阻值,其单位为?(对热敏电阻器,则指25℃时的阻值)。
(2) 允许偏差
电阻器的允许偏差是指电阻器的实际电阻值对于标称电阻值所允许的最大偏差范围,它标志着电阻器的电阻值精度。
(3) 额定功率
额定功率是指电阻器在直流或交流电路中,当在一定大气压力下(87kPa~107kPa)和在产品标准中规定的温度下(-55℃~125℃不等),长期连续工作所允许承受的最大功率。
(4) 温度系数
电阻器的温度系数是表示电阻器热稳定性随温度变化的物理量。电阻器温度系数越大,其热稳定性越差。温度系数用αT表示,它表示温度每升高1℃电阻值的相对变化量,即:
式中 R0——常温下的电阻值;
RT——温度变化后的电阻值;
T——常温温度值(20℃~25℃);
T0——变化后的温度值。
(5) 电压系数
电阻器的电阻值与其所加的电压有关,这种关系可以用电压系数(KV)表示出来。电压系数是指外加电压每改变1V时电阻器的电阻值相对变化量,即:
式中 U2、U1——外加电压(V);
R2、R1——U2和U1相应的电阻值(?)。
电压系数表示了电阻器对外加电压的稳定程度。电压系数越大,电阻器的电阻值对电压的依赖性越强;反之则弱。
(6)最大工作电压
电阻器的最大工作电压是指电阻器长期工作不发生过热或电击穿损坏等现象的电压。从电阻器的发热状态来考虑,允许加到电阻器两端的最大电压数值等于它的额定电压V额,即:
式中 P 额——额定功率(W);
P 额——标称电阻值(?)。
(7) 老化系数
电阻器在额定功率长期负荷下,电阻值相对变化的百分数,它是表示电阻器寿命长短的参数。
(8) 噪声
产生于电阻器中的一种不规则的电压起伏,包括热噪声和电流噪声两部分,热噪声是由于导体内部不规则的电子自由运动,使导体任意两点的电压不规则变化。