內阻器的種類有好多,一般可分為三大類:固定內阻、可變內阻、特殊敏感類內阻。
1.固定內阻器
固定內阻根據制做材料和工藝的不同,主要分為以下幾類:
固定內阻器有多種類型,選擇哪一種材料和結構的內阻器,應依照應用電路的具體要求而定,其中貼片內阻最為常用。
固定內阻選型須要注意什么參數:
(1)標稱電阻
產品上標示的電阻,單位為歐,千歐,兆歐,標稱電阻都應符合下表所列數值除以10n倍(n為整數)。
(2)準許偏差
內阻和電位器實際電阻對于標稱電阻的最大容許誤差范圍,它表示產品的精度。容許偏差的等級如下表所示:
在設計中不要盲目的追求內阻本身的精度,雖然高精度的內阻受環境的影響,也會超出其范圍。所以應當愈發的關注可靠性試驗的指標。目前選擇阻值的精度不建議超過0.1%,常用的厚膜內阻都是5%,1%以上精度要求內阻,建議選用厚膜內阻;1%以下精度要求內阻,建議選用薄膜內阻。
在規定的環境濕度和溫度下,假設周圍的空氣不流通,在常年連續負載而不受損或基本不改變性能的情況下,內阻器上容許消耗的最大功率,通常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)最高工作電流
內阻在常年工作不發生過熱或電擊穿受損時的電流。假如電流超過規定值,內阻器內部形成火花,造成噪音,甚至損毀。
(5)穩定性
穩定性是評判內阻器在外界條件(氣溫、濕度、電壓、時間、負荷性質等)作用下阻值變化的程度。
室溫系數a,表示氣溫每變化1度時,內阻器電阻的相對變化量;
電流系數av,表示電流每變化1伏時,內阻器電阻的相對變化量。
(6)額定工作氣溫
各類具體機型的內阻器都有規定的額定環境工作氣溫范圍,在實際使用中不應超出規定的環境工作氣溫范圍。
目前TCR小的阻值器只有薄膜內阻,通常情況下,碳膜與陶瓷內阻器TCR為負,對于低TCR設計,首選推薦10ppm。不同材料內阻的TCR有很大的變化,大致范圍可以從下表看出:
固定內阻選型建議:
1.高頻電路應選用分布電感和分布電容小的非線繞內阻器,比如碳膜內阻器、金屬內阻器和金屬氧化膜內阻器等。
2.高增益小訊號放大電路應選用低噪音內阻器,比如金屬膜內阻器、碳膜內阻器和線繞內阻器,而不能使用噪音較大的合成碳膜內阻器和有機實心內阻器。
3.線繞內阻器的功率較大,電壓噪音小,耐低溫,但容積較大。普通線繞內阻器常用于低頻電路或中作限流內阻器、分壓內阻器、泄放內阻器或大功率管的展寬內阻器。精度較高的線繞內阻器多用于固定衰減器、電阻箱、計算機及各類精密電子儀器中。
4.所選內阻器的額定功率,要符合應用電路中對內阻器功率容量的要求,通常不應隨便加強或降低內阻器的功率。若電路要求是功率型內阻器,則其額定功率可低于實際應用電路要求功率的1~2倍。
5.不選用各分類內阻器的極限尺寸。如內阻用具體系列中的最大最小電阻的邊沿尺寸。
6.外加撓度下內阻值飄移應在電路要求的范圍內,同時還應考慮老化誘因。應給出設計裕度(通常為電路要求變化范圍的一半,如電路要求可在±10%范圍內變化,應選擇在±5%內變化的內阻器)。
7.降額使用是提升內阻器工作可靠性和壽命的最重要手段。內阻的功率取決于封裝的大小,薄膜內阻的功率很小,通常大于1W,內阻在使用時,一定要對功率進行降額。不同類別的內阻具有不同的絕緣介質和自愈機制,對承受撓度(主要是工作電流、消耗功率和工作環境濕度)的降額程度要求有差別,但通常都在0.6倍額定承受撓度下使用,不超過0.75倍。
降額曲線如右圖所示:
當工作環境濕度低于70°C時,應在原使用基礎上再進行降額。
8.貼片內阻封裝規格選擇
貼片內阻外觀容積的大小,常用有9種封裝規格,不同的封裝規格,它的額定功率也不一樣。貼片電容的封裝規格和貼片內阻一樣。
貼片內阻的封裝規格用4位的整數表示。后面兩位表示貼片阻值的寬度,前面兩位表示貼片阻值的長度。按照寬度單位的不同有兩種表示方式,即美制表示法和公制表示法。諸如:0603是美制表示法,表示厚度為0.06英寸,長度為0.03英寸;又如:1005是公制表示法,表示厚度為1.0毫米,間距為0.5毫米。業內的慣例是用美制表示。目前最小的貼片內阻為0201電阻型號規格,最大的為2512。
貼片內阻封裝規格表
2.可變內阻器
可調內阻有3個引腳,其中有兩個定片引腳和一個動片引腳,還有一個調整旋鈕,可以通過它改變動片,進而改變可變阻值的電阻。主要用于改變和串聯元件的電壓和電流。
可變內阻器主要分為:
1.(電位器或分壓計),這是一種三端口元件。電位器被中間抽頭分成兩個阻值,通過中間抽頭可以改變兩個內阻的電阻,就可以改變分得的電流。
2.(變阻器),雖然就是電位器,惟一的區別就是變阻器只須要用到兩個端口,純粹一個可以精確調整電阻的阻值。
3.(微調器),雖然也是電位器,只不過不須要時常調整,比如設備出廠的時侯調整一下即可,一般須要用螺栓刀等特殊工具能夠調整。
可變內阻選型主要參數及注意問題:
(1)標稱電阻
可變內阻器的標稱電阻是它兩根固定引腳之間的電阻。
(2)額定功率
指正常工作時可承受的功率,其值為可變內阻兩端的額定電流除以額定電壓,若工作功率小于其額定功率,則有可能會導致元件的毀壞
(3)符合度
又叫符合性它是指可變內阻器的實際輸出函數特點和所要求的理論函數特點之間的符合程度。它用實際特點和理論特點之間的最大誤差對外加總電流的百分率表示,可以代表可變內阻器的精度。
(4)區分力
區分力決定于可變內阻器的理論精度。對于線繞可變內阻器和線性可變內阻器來說,辨別力是用動觸點在定子上每聯通一匝所造成的阻值變化量與總阻值的比率表示。對于具有函數特點的可變內阻器來說,因為定子上每一匝的內阻不同,故區分力是個變量。此時,可變內阻器的區分力一般是指函數特點曲線上斜率最大一段的平均區分力。
(5)滑動噪音
是可變內阻器特有的噪音。在改變阻值值時,因為可變內阻器阻值分配不當、轉動系統配合不當以及可變內阻器存在接觸內阻等誘因,會使動觸點在內阻體表面聯通時,輸出端除有有用訊號外,還伴有隨著訊號起伏不定的噪音。對于線繞可變內阻器來說,不僅上述的動觸點與定子之目的接觸噪音外,還有區分力噪音和短接噪音。鑒別力噪音是由阻值變化的階梯性所導致的,而短接噪音則是當動觸點在定子上聯通而短接相鄰線匝時形成的,它與流過定子的電壓、線匝的阻值以及動觸點與定子間的接觸內阻成反比。
(6)機械壽命
可變內阻器的機械壽命稱作銹蝕壽命,常用機械耐久性表示。機械耐久性是指可變內阻器在規定的試驗條件下,動觸點可靠運動的總次數,常用“周”表示。機械壽命與可變內阻器的種類、結構、材料及制做工藝有關,差別相當大。
可變內阻怎么選擇:
1.通常倘若應用在高增益放大電路中,建議可選用噪音電動勢小的內阻器,比如碳膜可調內阻器、金屬膜可調內阻。
2.在高頻電路中的內阻器要求其分布參數越小越好。不過若果在一些高達數千兆赫的高頻電路中當中,其線繞內阻遠遠是不能所兼容運行的,因而則須要選用的是金屬氧化膜內阻器。并且在超高頻電路中,應選用超高頻碳膜可調內阻器。
3.其次則對電路的工作頻度較高的要求情況下,則建議線繞可調內阻,由于其線繞內阻分布參數較大,可適宜在在高頻電路中工作。但是在高于50kHz的電路中,其阻值的分布參數對電路工作影響不大,前置推薦可選用線繞可調阻值。
4.選用替換的可調內阻要考慮密封類型,若使用于環境氣溫變化較大場合,建議選用高精度的微調內阻
3.特殊敏感類內阻器
3.1熱敏內阻
1.(PTC熱敏內阻)在電路中的主要作用和保險絲類似,就是過流保護,區別就是保險絲是一次性的,而PTC是可恢復的,而好多時侯換保險絲是不可接受的,影響顧客體驗。PTC也屬于安規元件,一般要求通過認證。
熱敏內阻與氣溫的關系圖
上圖是PTC的阻抗氣溫特點,當過流的時侯PTC發熱,氣溫迅速上升,PTC的阻抗迅速變大,產生斷路,斷路后電壓驟降,發熱降低,體溫升高電阻型號規格,PTC恢復低阻抗。因而,PTC特別適宜短時過流。
2.(NTC熱敏內阻)是負氣溫系數敏感內阻,以錳、鈷、鎳和銅等金屬氧化物為主要材料,當氣溫下降時,內阻值增加,廣泛用于測溫、控溫、溫度補償等方面。
3.(CTR熱敏內阻)具有負內阻突變特點,在某一氣溫下,內阻值隨氣溫的降低激劇減少,具有很大的負氣溫系數,常應用于溫控報案。
熱敏內阻參數:
(1)保持電壓
選用PTC的時侯,首先要考慮設計工作電壓,不能超過PTC保持電壓,此時PTC可以保持低阻抗狀態。PTC的保持電壓會隨著工作氣溫的下降而減少,因而,工作氣溫是須要考慮的重要誘因。
(2)動作電壓
動作電壓,即PTC步入高阻抗狀態,斷路保護的電壓。
(3)額定電流
即PTC能承受的最大電流,超過額定電流,PTC可能會被擊穿漏電,從而導致失火。為此,設計時要考慮各類情況下PTC的工作電流不能超過其額定電流。當PTC斷路保護的時侯,會承受整個電源電流,PTC選型的時侯,額定電流要小于電源電流。一般考慮降額到80%,即電源電流12V,要選擇耐壓15V以上的PTC。在電源輸入端口,須要考慮浪涌防護,此時要考慮最大的浪涌電壓,除以PTC的內阻,即PTC承受的浪涌電流,不能超過PTC額定電流。
(4)額定電壓
即在額定電流下,PTC能承受的最大漏電電壓,漏電電壓超過額定電壓,PTC將會毀壞。
(5)直流內阻
PTC直流內阻的存在,會使PTC存在一定的直流壓降,設計時要注意壓降后的電源電流要滿足要求。
和保險絲相比,PTC的額定電流和額定電壓都小好多,而PTC的直流阻抗一般是保險絲的兩部左右。PTC保護的時侯,實際是高內阻狀態,因而會有毫安級的漏電壓,而保險絲是熔斷機制,切斷電流通路,基本不存在漏電壓。
熱敏內阻怎么選型:
1.熱敏內阻器重點關注耐電流能力和耐電壓能力兩個指標;
2.從增加成本方面考慮,應選用高居里氣溫和小規格器件,但是使其周圍敏感元件遠離5cm;
3.體溫檢測使用時建議選擇合適的B值,但是按照檢測的水溫范圍和T-R曲線進行選型;
4.電路保護應用時應考慮熱敏內阻最小電阻是否影響電路的安全性。
3.2壓敏內阻
壓敏內阻(MOV)的特點與穩壓三極管(Zenerdiode)、TVS類似,都屬于鉗位型元件,壓敏阻值的作用主要用于防護電路瞬態缺相,比如浪涌。
壓敏內阻的理想伏安特點
壓敏內阻參數:
(1)標稱電流
標稱電流要確切。標稱電流偏低,壓敏內阻器起不到過電流保護作用,標稱電流過高,壓敏內阻器容易誤動作或被擊穿。
(2)壓敏電流V1ma
壓敏內阻通過1mA電壓時,壓敏內阻兩端的電流;
(3)漏電壓Ir
壓敏內阻的漏電壓通常是在83%的壓敏電流下測得流缺相敏內阻的電壓;
(4)額定工作電流
額定工作電流可以覺得是MOV能保持高阻抗狀態的最高持續工作電流。按照應用場合,MOV可以分為交流和直流兩種,兩種場合用的元件尺寸是不一樣。用于直流場合的MOV一般不能用于交流場合。
MOV的額定工作電流,交流場合考慮交流額定電流,即Vrms或Vm(ac),上圖中的元件可以在有效值130V的交流電中正常工作。超過這個電流,MOV可能動作或則受損,造成電路難以工作。
(5)鉗位電流
MOV是鉗位型元件,遇見瞬態高壓時,阻抗會增長,通過大電壓,瞬態高壓會被抑制,但不會降為零,而是仍然保持相對高壓,一般是額定工作電流的2到3倍。選擇MOV時,要注意鉗位電流不能超過被防護元件的最高耐壓,超過時,須要采用多級防護,比如后級加一個大功率內阻去耦,再加一顆TVS,借助TVS的低鉗位電流進一步降低殘壓。
(6)通流容量(最大脈沖電壓)
所謂通流容量,即最大脈沖電壓的峰值是環境濕度為25℃情況下,對于規定的沖擊電壓波形和規定的沖擊電壓次數而言,壓敏電流的變化不超過±10%時的最大脈沖電壓值。
雷擊或則感性負載切換等等,會形成很大浪涌電壓,MOV不僅鉗位住高壓以外,還須要泄放浪涌電壓。MOV能夠承受住浪涌電壓,主要和一段時間內MOV承受的能量大小有關,能量過大,MOV會過熱焚毀。能量的大小,和浪涌的波形和數量有關,一般,元件的浪涌能力都按8/20us波形能測試。上圖中的MOV,單個3500A的8/20us的浪涌脈沖,連續2個3000A的8/20us的浪涌脈沖,連續20個750A的8/20us的浪涌脈沖。
壓敏內阻如何選型:
1.通常原則上是,按可能遭到的最大暫態浪涌電壓來選擇。但在實際應用中,要適當加強所選壓敏內阻的通流容量;
2.壓敏內阻的箝位電流應大于后級被保護電路中最大可承受的瞬態安全電流;
3.壓敏內阻屬于老化型的電子元元件,應用時要考慮環境、測試標準沖擊次數和技巧,具體參考降額曲線;
4.在通訊電路中或低功耗電路中,要非常關注MOV結電容和漏電壓,不能影響線路正常運行;
5.據悉,壓敏內阻的寄生電容比較大,不能用在較高速率的訊號線上。壓敏內阻的響應時間比TVS慢,對一些快速的脈沖,像ESD可能不起作用。這種也是我們須要考慮的誘因。
3.3光敏內阻
光敏內阻是一種對光敏感的器件。光敏內阻工作原理是它借助半導體的光導電特點,使內阻的內阻值隨入射光線的強弱發生變化(即當入射光線提高時,它的電阻會顯著降低;當入射光線減小時,它的電阻會明顯減小)。
光敏內阻特點:
(1)光電流、亮內阻
光敏內阻器在一定的外加電流下,當有光照射時,流過的電壓稱為光電流,外加電流與光電流之比稱為亮內阻,常用“100LX”表示。
(2)暗電壓、暗內阻
光敏內阻在一定的外加電流下,當沒有光照射的時侯,流過的電壓稱為暗電壓。外加電流與暗電壓之比稱為暗內阻,常用“0LX”表示(用亮度計檢測光的強弱,其單位為拉克斯lx)。
(3)最高工作電流
指光敏內阻器在額定功率下所容許承受的最高電流
(4)靈敏度
靈敏度是指光敏內阻不受光照射時的內阻值(暗內阻)與受光照射時的內阻值(亮內阻)的相對變化值。
(5)額定功率
額定功率是指光敏內阻用于某種線路中所容許消耗的功率,當氣溫下降時,其消耗的功率就增加。
怎么選用光敏內阻器:
選用光敏內阻器時,應首先確定應用電路中所需光敏內阻器的波譜特點類型。若是用于各類光電手動控制系統、電子拍照機和光報案器等電子產品,則應選定用可見光光敏內阻器;若是用于紅外訊號測量及天文、軍事等領域的有關手動控制系統、則應選用紅外光光敏內阻器;若是用于紫外線偵測等儀器中,則應選用紫外光光敏內阻器。
3.4力敏內阻
力敏內阻是一種能將機械力轉換為聯通號的特殊器件,它是借助半導體材料的壓力內阻效應制成的。主要用于各類張力計、轉矩計、加速度計、半導體傳聲器及各類壓力傳感中。
力敏內阻的特點:
(1)氣溫系數
力敏內阻器的內阻值的變化與氣溫有關,氣溫變化1℃,內阻值變化的百分率稱為氣溫系數。
(2)靈敏度系數
指力敏內阻器形變與內阻值的變化關系,形變與內阻值的變化關系滿足:△r/r—k△l/l,其中k就是靈敏度系數。
(3)靈敏度氣溫系數
當體溫下降時力敏內阻器的靈敏度升高,氣溫每下降1℃,靈敏度系數增長的比率,編程器,稱為靈敏度氣溫系數。
(4)氣溫零點甩尾
在環境濕度范圍內,環境氣溫每變化1℃時,造成的零點輸出變化與額定輸出的比率,稱為氣溫零點甩尾。
力敏內阻器如何選型:
選用時,應考慮環境濕度(包括電路中元件氣溫)對力敏內阻器電阻的影響,在電路設計過程中,應采用橋式電路補償法、應變片補償法等,對力敏內阻器進行體溫補償,否則會影響力敏內阻器的檢測精度。據悉,需滿足電路對力敏內阻器主要參數(力的范圍、測量精度、標稱電阻等)的要求。
3.5氣敏內阻
氣敏內阻是一種新型半導體器件,氣敏內阻的工作原理是借助金屬氧化膜半導體表面吸收某種二氧化碳分午時,會發生氧化反應或還原反應而使內阻值改變的特點而制成的。氣敏內阻器的主要制做材料為二氧化錫,可分為N型氣敏內阻器和P型氣敏內阻器兩類。氣敏內阻器的代表字母為R或RG。
氣敏內阻的特點:
(1)靈敏度-氣溫特點
右圖是氣敏內阻的靈敏度-氣溫特點。從曲線可以看出,在溫度下濁度率變化不大,當氣溫下降后,濁度率就發生較大變化,因而氣敏內阻在使用時須要加溫。
(2)電阻-二氧化碳含量特點
右圖是氣敏內阻電阻-二氧化碳含量特點曲線。從圖中可以看出,氣敏內阻對氯仿、乙醇、氫以及正丁烷等具有較高靈敏度。
(3)加熱功率
加熱電流與加熱電壓的乘積。
(4)工作電流
工作條件下,氣敏內阻兩極間的電流。
(5)靈敏度
氣敏內阻在最佳工作條件下,接觸二氧化碳后其阻值值隨二氧化碳含量變化的特點。倘若采用電流檢測法,其值等于接觸某種二氧化碳前后負載內阻上電壓降之比。
(6)響應時間
在最佳工作條件下,接觸待測二氧化碳后,負載阻值的電流變化到規定值所需的時間。
(7)恢復時間
在最佳工作條件下,脫離被測二氧化碳后,負載內阻上電流恢復到規定值所須要的時間。
氣敏內阻的應用選型:
1.N型氣敏內阻器的主要應用于包括二氧化碳、一氧化碳、天然氣、煤氣、液化石油氣、乙炔、氫氣等二氧化碳的檢查,當內阻器測量到上述二氧化碳時,其電阻會減少;
2.P型氣敏內阻器則主要用于二氧化碳、氯氣、二氧化碳等二氧化碳的檢查,當內阻器測量到上述二氧化碳時,其電阻亦會減少。
3.6濕敏內阻
濕敏內阻的電阻特點是隨著氣溫的變化而變化,濕敏內阻是由感濕層(或濕敏膜)、引線電極和具有一定硬度的絕緣碳化物組成。常用作傳感,即用于測量溫度。
濕敏內阻特點:
(1)相對溫度
它是指在某一氣溫下,空氣中所含水蒸汽的實際密度與同一氣溫下飽和密度之比,一般用“RH”表示。諸如:20%RH,則表示空氣相對溫度約20%;
(2)溫度濕度系數。
它是指在環境溫度恒定時,濕敏內阻器在室溫每變化1時其溫度指示的變化量;
(3)靈敏度
它是指濕敏內阻器測量溫度時的幀率。
(4)測濕范圍
它是指濕敏內阻器的溫度檢測范圍。
(5)濕滯效應
它是指濕敏內阻器在吸濕和脫濕過程中電氣參數表現的滯后現象。
(6)響應時間
它是指濕敏內阻器在溫度測量環境快速變化時,其阻值值的變化情況(反應速率)。
濕敏內阻的選擇:
選用濕敏內阻器時,首先應按照應用電路的要求選擇合適的類型。若用于洗衣機、干衣機等電器中作高溫度測量,可選用硝酸鋰濕敏內阻器;若用于空調器、恒濕機等電器中作中等溫度環境的監測,則可選用陶瓷濕敏內阻器;若用于氣象檢測、錄像機結霜測量等方面,則可以選用高分子聚合物濕敏內阻器或硒膜濕敏內阻器。
3.7磁敏內阻
磁敏內阻是一種基于磁阻效應而制做的內阻體,當外加磁場的方向或硬度發生變化時,磁敏內阻的電阻相應改變,借助該變化,可精確地測試出磁場的相對位移。常用于磁場硬度測量、變換器的控制和馬達速率的測量。
磁敏內阻的特點:
(1)磁阻比
指在某一規定的磁感應硬度下,磁敏內阻器的電阻與零磁感應硬度下的電阻之比;
(2)磁阻系數
指在某一規定的磁感應硬度下,磁敏內阻器的電阻與其標稱電阻之比;
(3)磁阻靈敏度
指在某一規定的磁感應硬度下,磁敏內阻器的內阻值隨磁感應硬度的相對變化率。
磁敏內阻的應用:
用磁敏內阻作核心器件的各類磁敏傳感:
1.測磁傳感。如新型磁路表,測定恒定磁場及交變磁場或馬達家電等剩磁的儀器,用于航海、航空的導航儀器。
2.怠速傳感。如構成新型的數字式怠速表、頻率計等。
3.位移和角位移傳感。微位移傳感是工業用機器人的基本元件。
4.鐵磁物質探傷用的傳感。
5.可變內阻器、無接觸電位器以及無觸點、高性能的磁開關(作定位及控制用)。
總結電路中怎樣選擇內阻:
1.內阻的種類和精度滿足應用電路設計的要求;
2.內阻的電阻滿足應用電路使用。實際估算的內阻值在市場上不一定有,因而要優先選用標稱阻值;通常電路使用的內阻器容許偏差為±5%~±10%。精密儀器及特殊電路中使用的內阻器,應選用精密內阻器;
3.內阻的額定功率小于內阻在應用電路實際工作功率。-般按額定功率70%降額設計選用;
4.內阻在應用電路中實際工作電流大于最大工作電流。通常按最高工作電流的75%降額設計選用;
5.內阻的穩定性、工作頻度、噪聲等特點滿足應用電路要求。
使用采芯網內阻選型實例:
1.直接搜索要查找的元件(參數/機型),或在“電子元元件大全”中查找;