電阻基礎知識與檢測方法

一、基礎知識
    電阻器是電路元件中應用最廣泛的一種，在電子設備中約佔元件總數的 30%以上，其質量的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，其次還作為分流器分壓器和負載使用。固定電阻器在電路圖中的標號一般為R，電位器的標號為W。

1．分類
    在電子電路中常用的電阻器有固定式電阻器和電位器，按製作材料和工藝不同，固定式電阻器可分為：膜式電阻（碳膜 RT、金屬膜RJ、合成膜RH和氧化膜RY）、實芯電阻（有機 RS和無機RN）、金屬線繞電阻（RX）、特殊電阻（MG型光敏電阻、MF型熱敏電阻）四種。

表1 幾種常用電阻的結構和特點

電阻種類	電阻結構和特點	實物圖片
碳膜電阻	氣態碳氫化合物在高溫和真空中分解，碳 沉積在瓷棒或者瓷管上，形成一層結晶碳 膜。改變碳膜厚度和用刻槽的方法變更碳 膜的長度，可以得到不同的阻值。碳膜電 阻成本較低，性能一般。
金屬膜電阻	在真空中加熱合金，合金蒸發，使 瓷棒表面形成一層導電金屬膜。刻槽和 改變金屬膜厚度可以控制阻值。這種電 阻和碳膜電阻相比，體積小、雜訊低、 穩定性好，但成本較高。
碳質電阻	把碳黑、樹脂、粘土等混合物壓制 后經過熱處理製成。在電阻上用色環表 示它的阻值。這種電阻成本低，阻值范 圍寬，但性能差，很小採用。
線繞電阻	用康銅或者鎳鉻合金電阻絲，在陶 瓷骨架上繞製成。這種電阻分固定和可 變兩種。它的特點是工作穩定，耐熱性 能好，誤差範圍小，適用於大功率的場 合，額定功率一般在 1瓦以上。
碳膜電位器	它的電阻體是在馬蹄形的紙膠板上 塗上一層碳膜製成。它的阻值變化和中 間觸頭位置的關係有直線式、對數式和 指數式三種。碳膜電位器有大型、小型、 微型幾種，有的和開關一起組成帶開關 電位器。 還有一種直滑式碳膜電位器，它是 靠滑動桿在碳膜上滑動來改變阻值的。 這種電位器調節方便。
線繞電位器	用電阻絲在環狀骨架上繞製成。它的特 點是阻值範圍小，功率較大。

2．主要性能指標
額定功率：在規定的環境溫度和濕度下，假定周圍空氣不流通，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。為保證安全使用，一般選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，在電路圖中非線繞電阻器額定功率的符號表示如下圖：
 
標稱阻值：產品上標示的阻值，其單位為歐，千歐、兆歐，標稱阻值都應符合下表所列數值乘以 10^N歐，其中N為整數。

表2 標稱阻值系列

允許誤差	系列代號	標稱阻值系列
5%	E24	1.0 1.1 1.2 1.3 1.5 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.7 3.0 3.3 3.6 3.9 4.3 4.7 5.1 5.6 6.2 6.8 7.5 8.2 9.1
10%	E12	1.0 1.2 1.5 1.8 2.2 2.7 3.3 3.9 4.7 5.6 6.8 8.2
20%	E6	1.0 1.5 2.2 3.3 4.7 6.8

允許誤差：電阻器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。

表3 允許誤差等級

級別	005	01	02	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ
允許誤差	0.5%	1%	2%	5%	10%	20%

           
標稱阻值與誤差允許範圍的標識方法

表4 色環電阻色環顏色所代表的數字或意義

色別	第一色環 最大一位數字	第二色環 第二位數字	第三色環 應乘的數	第四色環 誤差
棕	1	1	10
紅	2	2	100
橙	3	3	1000
黃	4	4	10000
綠	5	5	100000
藍	6	6	1000000
紫	7	7	10000000
灰	8	8	100000000
白	9	9	1000000000
黑	0	0	1	±5%
金			0.1	±10%
銀			0.01	±20%
無色

示例
1）在電阻體的一端標以彩色環，電阻的色標是由左向右排列的，圖 1的電阻為27000Ω±0.5%。
2）精密度電阻器的色環標誌用五個色環表示。第一至第3色環表示電阻的有效數字，第4色環表示倍乘數，第5色環表示容許偏差，圖2的電阻為17.5Ω±1%
 
表示 27000Ω±5%                                              表示 17.5Ω±1%
在電路圖中電阻器和電位器的單位標註規則
阻值在兆歐以上，標註單位 M。比如1兆歐，標註1M；2.7兆歐，標註2.7M。
阻值在 1千歐到100千歐之間，標註單位k。比如5.1千歐，標註5.1k；68千歐，標註 68k。
阻值在 100千歐到1兆歐之間，可以標註單位k，也可以標註單位M。比如360千歐，可以標註 360k，也可以標註0.36M。
阻值在 1千歐以下，可以標註單位Ω，也可以不標註。比如5.1歐，可以標註5.1Ω或者 5.1；680歐，可以標註680Ω或者680。

最高工作電壓：它是指電阻器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。下表是碳膜電阻的最高工作電壓。

表5 碳膜電阻的最高工作電壓

標稱功率（W）	1/16	1/8	1/4	1/2	1	2
最高工作電壓（V）	100	150	350	500	750	1000

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
（1）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:
即： 式中：R1、R2 分別為溫度t1和t2時的電阻值
（2）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:
即： 式中：R1、R2 分別是電壓為U1和U2時的電阻值

雜訊電動勢：電阻器的雜訊電動勢在一般電路中可以不考慮，但在弱信號系統中不可忽視。
線繞電阻器的雜訊只習作定於熱雜訊（分子擾動引起）僅與阻值、溫度和外界電壓的頻帶有關。薄膜電阻除了熱雜訊外，還有電流雜訊，這種雜訊近似地與外加電壓成正比。

高頻特性：電阻器使用在高頻條件下，要考慮其固定有電感和固有電容的影響。這時，電阻器變為一個直流電阻（R0）與分佈電感串聯，然後再與分佈電容並聯的等效電路，非線繞電阻器的 LR=0.01-0.05微亨，CR=0.1-5皮法，線繞電阻器的LR達幾十微亨，CR 達幾十皮法，即使是無感繞法的線繞電阻器，LR仍有零點幾微亨。

3.命名方法
    根據部頒標準（SJ-73）規定，電阻器、電位器的命名由下列四部分組成：第一部分（主稱）；第二部分：（材料）；第三部分（分類特徵）；第四部分（序號）。它們的型號及意義見下表。
表6 電阻器的型號命名法

第一部分		第二部分		第三部分		第四部分
用字母表示主稱		用字母表示材料		用數字或字母表示特徵		序號
符號	意義	符號	意義	符號	意義	意義
R RP	電阻器 電位器	T	碳膜	1	普通	包括： 額定功率 阻值 允許誤差 精度等級
		P	金屬膜	2	超高頻
		U	合成膜	3	高阻
		C	沉積膜	4	高溫
		H	合成膜	7	精密
		I	玻璃釉膜	8	電阻器-高壓
		J	金屬膜	9	電位器-特殊函數
		Y	氧化膜	G	特殊
		S	有機實芯	T	高功率
		N	無機實芯	X	可調
		X	線繞	L	小型
		R	熱敏	W	測量用
		G	光敏	D	微調
		M	壓敏		多圈

示例：RJ71-0.125－5.1kI 型的命名含義：R 電阻器-J金屬膜-7精密-1序號-0.125
額定功率-5.1k 標稱阻值-I誤差5%。
4．選用常識
    根據電子設備的技術指標和電路的具體要求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；根據電路工作頻率選擇不同類型的電阻。

二、檢測方法與經驗
1.固定電阻器的檢測
    將兩表筆(不分正負)分別與電阻的兩端引腳相接即可測出實際電阻值。
    為了提高測量精度，應根據被測電阻標稱值的大小來選擇量程。由於歐姆擋刻度的非線性關係，它的中間一段分度較為精細，因此應使指針指示值儘可能落到刻度的中段位置，即全刻度起始的 20％～80％弧度範圍內，以使測量更準確。根據電阻誤差等級不同。讀數與標稱阻值之間分別允許有±5％、±10％或±20％的誤差。如不相符，超出誤差範圍，則說明該電阻值變值了。
注意：測試時，特別是在測幾十 kΩ以上阻值的電阻時，手不要觸及表筆和電阻的導電部分；被檢測的電阻從電路中焊下來，至少要焊開一個頭，以免電路中的其他元件對測試產生影響，造成測量誤差；色環電阻的阻值雖然能以色環標誌來確定，但在使用時最好還是用萬用表測試一下其實際阻值。

2.水泥電阻的檢測
    檢測水泥電阻的方法及注意事項與檢測普通固定電阻完全相同。

3.熔斷電阻器的檢測
    在電路中，當熔斷電阻器熔斷開路后，可根據經驗作出判斷：若發現熔斷電阻器表面發黑或燒焦，可斷定是其負荷過重，通過它的電流超過額定值很多倍所致；如果其表面無任何痕迹而開路，則表明流過的電流剛好等於或稍大於其額定熔斷值。對於表面無任何痕迹的熔斷電阻器好壞的判斷，可藉助萬用表R×1擋來測量，為保證測量準確，應將熔斷電阻器一端從電路上焊下。
    若測得的阻值為無窮大，則說明此熔斷電阻器已失效開路，若測得的阻值與標稱值相差甚遠，表明電阻變值，也不宜再使用。在維修實踐中發現，也有少數熔斷電阻器在電路中被擊穿短路的現象，檢測時也應予以注意。

4.電位器的檢測
    檢查電位器時，首先要轉動旋柄，看看旋柄轉動是否平滑，開關是否靈活，開關通、斷時“喀噠”聲是否清脆，並聽一聽電位器內部接觸點和電阻體摩擦的聲音，如有“沙沙”聲，說明質量不好。用萬用表測試時，先根據被測電位器阻值的大小，選擇好萬用表的合適電阻擋位，然後可按下述方法進行檢測。
A　用萬用表的歐姆擋測“1”、“2”兩端，其讀數應為電位器的標稱阻值，如萬用表的指針不動或阻值相差很多，則表明該電位器已損壞。
B　檢測電位器的活動臂與電阻片的接觸是否良好。用萬用表的歐姆檔測“1”、“2”(或“2”、“3”)兩端，將電位器的轉軸按逆時針方向旋至接近“關”的位置，這時電阻值越小越好。再順時針慢慢旋轉軸柄，電阻值應逐漸增大，表頭中的指針應平穩移動。當軸柄旋至極端位置“3”時，阻值應接近電位器的標稱值。如萬用表的指針在電位器的軸柄轉動過程中有跳動現象，說明活動觸點有接觸不良的故障。

5.正溫度係數熱敏電阻(PTC)的檢測
    檢測時，用萬用表 R×1擋，具體可分兩步操作：
A　常溫檢測(室內溫度接近 25℃)；將兩表筆接觸PTC熱敏電阻的兩引腳測出其實際阻值，並與標稱阻值相對比，二者相差在±2Ω內即為正常。實際阻值若與標稱阻值相差過大，則說明其性能不良或已損壞。
B　加溫檢測；在常溫測試正常的基礎上，即可進行第二步測試—加溫檢測，將一熱源(例如電烙鐵)靠近 PTC熱敏電阻對其加熱，同時用萬用表監測其電阻值是否隨溫度的升高而增大，如是，說明熱敏電阻正常，若阻值無變化，說明其性能變劣，不能繼續使用。注意不要使熱源與 PTC熱敏電阻靠得過近或直接接觸熱敏電阻，以防止將其燙壞。

6.負溫度係數熱敏電阻(NTC)的檢測
(1)測量標稱電阻值 Rt
    用萬用表測量 NTC熱敏電阻的方法與測量普通固定電阻的方法相同，即根據NTC熱敏電阻的標稱阻值選擇合適的電阻擋可直接測出 Rt的實際值。但因NTC熱敏電阻對溫度很敏感，故測試時應注意以下幾點：
A　Rt 是生產廠家在環境溫度為25℃時所測得的，所以用萬用表測量Rt時，亦應在環境溫度接近 25℃ 時進行，以保證測試的可信度。
B　測量功率不得超過規定值，以免電流熱效應引起測量誤差。
C　注意正確操作。測試時，不要用手捏住熱敏電阻體，以防止人體溫度對測試產生影響。
(2)估測溫度係數 αt
    先在室溫 t1下測得電阻值Rt1，再用電烙鐵作熱源，靠近熱敏電阻Rt，測出電阻值 RT2，同時用溫度計測出此時熱敏電阻RT表面的平均溫度t2再進行計算。

7.壓敏電阻的檢測
    用萬用表的 R×1k擋測量壓敏電阻兩引腳之間的正、反向絕緣電阻，均為無窮大，否則，說明漏電流大。若所測電阻很小，說明壓敏電阻已損壞，不能使用。

8.光敏電阻的檢測
A　用一黑紙片將光敏電阻的透光窗口遮住，此時萬用表的指針基本保持不動，阻值接近無窮大。此值越大說明光敏電阻性能越好。若此值很小或接近為零，說明光敏電阻已燒穿損壞，不能再繼續使用。
B　將一光源對準光敏電阻的透光窗口，此時萬用表的指針應有較大幅度的擺動，阻值明顯減小。此值越小說明光敏電阻性能越好。若此值很大甚至無窮大，表明光敏電阻內部開路損壞，也不能再繼續使用。
C　將光敏電阻透光窗口對準入射光線，用小黑紙片在光敏電阻的遮光窗上部晃動，使其間斷受光，此時萬用表指針應隨黑紙片的晃動而左右擺動。如果萬用表指針始終停在某一位置不隨紙片晃動而擺動，說明光敏電阻的光敏材料已經損壞。