電子工程師如何選擇元器件型號？（電阻器）

電阻器，簡稱電阻（Resistor,通常用「R」表示）是電路元件中應用最廣的一種，在電子設備中約佔元件總數的30%以上，其性能好壞對電路工作的穩定性有極大影響。它的主要用途是穩定和調節電路中的電流和電壓，其次還可作為消耗電能的負載、分流器、分壓器、穩壓電源中的取樣電阻、晶體管電路中的偏置電阻等。

　　一、基礎知識

1.電阻的分類

　　電阻器的種類有很多，通常分為三大類：固定電阻、可變電阻、特殊電阻。固定電阻按照製作材料和工藝的不同，主要分為以下四大類：

2.電阻的型號命名方法

　　電阻器、電位器的命名由四部分組成：主稱、材料、特徵和序號。

3.主要性能指標

　　（1）標稱阻值

　　產品上標示的阻值，單位為歐，千歐，兆歐，標稱阻值都應符合下表所列數值乘以10n倍（n為整數）。

　　（2）允許誤差

　　電阻和電位器實際阻值對於標稱阻值的最大允許偏差範圍，它表示產品的精度。允許誤差的等級如下表所示。

　　（3）額定功率

　　在規定的環境溫度和濕度下，假定周圍的空氣不流通，在長期連續負載而不損壞或基本不改變性能的情況下，電阻器上允許消耗的最大功率，一般選用其額定功率比它在電路中消耗的功率高1-2倍。額定功率分19個等級，常用的有0.05W、0.125W、0.25W、0.5W、1W、2W、3W、5W、7W、10W。

　　（4）最高工作電壓

　　電阻在長期工作不發生過熱或電擊穿損壞時的電壓。如果電壓超過規定值，電阻器內部產生火花，引起雜訊，甚至損壞。

　　（5）穩定性

　　穩定性是衡量電阻器在外界條件（溫度、濕度、電壓、時間、負荷性質等）作用下電阻變化的程度。

溫度係數a，表示溫度每變化1度時，電阻器阻值的相對變化量;

電壓係數av，表示電壓每變化1伏時，電阻器阻值的相對變化量。

二、電阻器選型與運用

　　在電子電路設計的時候，應根據電子設備的技術指標、電路的具體要求和電阻的特性參數「因地制宜」地來選用電阻的型號和誤差等級；額定功率應大於實際消耗功率的1.5-2倍；電阻裝接前要測量核對，尤其是要求較高時，還要人工老化處理，提高穩定性。下面是有關電阻的選型基本原則。

1.電阻器的歸一化選型

　　歸一化選型原則只是針對電阻選型的一個「輪廓」，根據以往工程師的選型經驗總結出來的，具有大眾化的選型意義，在要求嚴格的電路設計中，還需要根據具體電路設計中的電器要求對電阻選型進行進一步的考量。

　　（1）金屬膜電阻器：1W以下功率優選金屬膜電阻；1W及1W以上功率優選金屬氧化膜電阻；

　　（2）熔斷電阻器：不推薦使用。反應速度慢，不可恢復。建議使用反應快速、可恢復的器件，以達到保護的效果，並減少維修成本。

　　（3）繞線電阻器：大功率電阻器。

　　（4）集成電阻器：貼片化。插裝項目只保留並聯式，插裝的獨立式項目將逐步淘汰，用同一分類的片狀集成電阻器替代。

　　（5）片狀厚膜電阻器：在逐步向小型化、大功率方向發展，優選庫會隨著適應發展方向的變化而動態調整。這類電阻器是小功率電阻的優選對象。

　　（6）片狀薄膜電阻器：建議使用較高精度類別。

2.選型與應用要求配對錶

　　（1）性能要求——可選用種類

　　（2）額定功率——電阻值範圍

3.電阻的一般特性參數選型要求

（1）精度

　　在設計中不要盲目的追求電阻本身的精度，即使高精度的電阻受環境的影響，也會超出其範圍。所以應該更加的關注可靠性試驗的指標。目前選擇電阻的精度不建議超過0.1%，常用的厚膜電阻都是5%，1%以上精度要求電阻，建議選用厚膜電阻；1%以下精度要求電阻，建議選用薄膜電阻。

（2）不選用極限和邊緣規格

　　不選用各分類電阻器的極限規格。如電阻器具體系列中的最大最小阻值的邊緣規格。

（3）降額使用

　　降額使用是提高電阻器工作可靠性和壽命的最重要手段。電阻的功率取決於封裝的大小，薄膜電阻的功率很小，一般小於1W，電阻在使用時，一定要對功率進行降額。不同類別的電阻具有不同的絕緣介質和自愈機制，對承受應力（主要是工作電壓、消耗功率和工作環境溫度）的降額程度要求有差異，但一般都在0.6倍額定承受應力下使用，不超過0.75倍。

（4）電阻值變化

　　電阻器在實際工作時的電阻值不同於標稱電阻值，而與以下因素有關：

　　1.阻值偏差。實際生產中電阻器的阻值會偏離標稱阻值，此偏離應在阻值允許偏差範圍內。

　　2.工作溫度。電阻器的阻值會隨溫度變化而變化。此特性用TCR值即電阻溫度係數來衡量。

　　3.電壓效應。電阻器的阻值與其所加電壓有關，變化可以用電壓係數來表示。電壓係數是外加電壓每改變 1 V時電阻器阻值的相對變化量。

　　4.頻率效應。隨著工作頻率的提高，電阻器本身的分布電容和電感所起的作用越來越明顯。

　　5.時間耗散效應。電阻器隨工作時間的延長會逐漸老化，電阻值逐漸變化(一般情況下增大)。

　　外加應力下電阻值漂移應在電路要求的範圍內，同時還應考慮老化因素。應給出設計裕度(一般為電路要求變化範圍的一半，如電路要求可在±10%範圍內變化，應選擇在±5%內變化的電阻器)。

（5）額定工作溫度

　　各種具體型號的電阻器都有規定的額定環境工作溫度範圍，在實際使用中不應超出規定的環境工作溫度範圍。

　　目前TCR小的電阻器只有薄膜電阻，一般情況下，碳膜與陶瓷電阻器TCR為負，對於低TCR設計，首選推薦10ppm。不同材料電阻的TCR有很大的變化，大致範圍可以從下表看出：

（6）降功耗曲線

　　當工作環境溫度高於70°C時，應在原使用基礎上再進行降額。降額曲線如下圖

　　所示：

（7）管腳表層金屬

　　管腳表層金屬採用Sn/Pb或Sn，焊接性能好，價格便宜，盡量避免採用貴金屬管腳或外電極的電阻器。

（8）安裝

　　盡量採用表面貼裝的電阻器。表面貼裝不僅生產效率高，體積小，且由於大量使用而價格低。為節省空間還可使用表面貼裝的集成電阻器。