电阻基础知识

1 电阻的定义及解释

电阻是物理学中的基本概念之一，从物理学角度出发，导体对电流的阻碍作用叫做该导体的电阻，需要注意的点是，电阻阻碍的是电流，而非电压。

导体电阻在微观领域也有相关的理解，所有的导体内部均具有原子结构，外围包含自由移动的电子以及形成晶格的正离子，在导体两端施加电压，自由电子在电压电场的作用下开始在电场力作用下移动，从而形成电流，自由电子在运动的过程中，会与原子以及晶格发生碰撞，造成能量损失，对电子运动形成阻碍作用，该阻碍作用的宏观表现即为该导体的电阻。

2 电阻的作用

电阻实际上的特性作用是阻碍流经导体的电流变化，但也仅仅是限制，而不是不允许电流的突变，运用电阻的这一特征，电阻一般会被运用到限流、分压、阻抗匹配、信号检测、保护、加热等场合，具体需要电阻做什么，应该在应用的时候进行考虑。

3 实体电阻的内部结构

从封装种类上来区分，电阻分为插件电阻和贴片电阻，不同类型的插件电阻的制作工艺是基本一致的，当然，贴片电阻也是。

插件电阻内部结构：

贴片电阻内部结构：

4 电阻的等效模型

电阻在高频和低频下都有相对应的等效模型。

电阻低频等效模型：

在低频应用条件下，电阻的等效模型即为本身的特征电阻。

电阻高频等效模型：

在高频应用条件下，电阻存在寄生参数——寄生电感和寄生电容，这将导致电阻的实际高频阻抗值随频率变化而变化，下面为某一1k电阻的阻抗随频率的变化曲线：

5 电阻的种类

电阻的总归类可用下图归总：

各种电阻的比较可用下图归总：

6 电阻选型参数

6.1 阻值

市场上的电阻是有固定阻值的，而不是任何一种阻值的电阻均有，即使能做，市场上也不一定存在。市场上的电阻系列分别有E6，E12，E24，E48，E96，E192，Exx系列电阻表代表的是在1~10之间，放xx个数，每个系列的阻值都接近是一个等比数列，公比是10的开xx次方，比如E6系列电阻的公比为

下图为不同系列的阻值，在选择阻值时可进行参考。

6.2 精度

一般情况下，每个系列的电阻都有相应的精度，不同系列的电阻精度如下：

E6系列：对应允许偏差为±20%；

E12系列：对应允许偏差为±10%；

E24系列：对应允许偏差为±5%；

E48系列：对应允许偏差为±2%；

E96系列：对应允许偏差为±1%；

E192系列：对应允许偏差为±0.5%，±0.25%，±0.1%；

对于不同的精度，有不同的代码标识：

6.3 功率

电阻作为纯阻性元器件，电流流经电阻完全以热量形式消耗掉，电阻消耗的功率物理表达式为：

或

P即为电阻消耗的功耗，I为流经电阻的电流，U为电阻两端的电压。若为交流信号，则U应使用均方根值表示。

使用时，功率超过电阻额定功率，会导致电阻失效，甚至烧毁并引起安全事故。

7 电阻的失效分析

电阻的失效模式主要分为两种：①开路（阻值变大）；②阻值超差（阻值变小）；

失效机理如下：

1) 温度冲击裂痕：器件在焊接时，温度控制不当导致在电阻上方的温度变化过度强烈使电阻端头脱落或阻值发生变化；

2) 机械应力裂纹：电阻受外部应力作用，导致产生裂纹，常见于电路板变形，流转过程中检测和重力因素影响，电路板分割、打螺钉等；

3) 过流或过压：电阻在超功率使用时，无论是电流超过额定值，还是浪涌电压导致施加在电阻上的功率过大，都会导致电阻发生失效反应；

4) 环境存储不当：电阻长时间处于恶劣环境中，如高温，低温，高湿，高盐度等环境中，电阻将受环境影响导致电极腐蚀或氧化，降低电阻的可焊性，造成失效反应；

5) ESD损伤：实际上类似于过压，ESD为瞬态高压施加到电阻两端，由于电阻大部分是采用镀膜技术制作，ESD高压会对这些镀膜产生损伤，造成电阻失效；

6) 银迁移：电阻的面电极使用的银材料，迁移率很高，迁移后银会发生化学反应，慢慢被电离，导致电阻失效。