分立器件--电阻

根据百度百科全书的定义，导体对电流的阻碍大小称为电阻R单位欧姆（Ω），在电路中起到限流、分压等作用。

1. 电阻定义：R=UI；
2. 电阻决定：R=ρlS=ρ01 αtlS，半导体与绝缘体之间的电阻率与温度之间的无线关系只对一般金属有效；
3. 电阻串联公式：R=R1 R2 … Rn；
4. 并联电阻公式：1R=1R1 1R2 … 1Rn；

电阻是导体本身的一种属性，因此导体的电阻与导体是否接入电路、导体中是否有电流、电流大小等因素无关。

有些物质在低温下超导，即电阻率为0，电阻值为0。

电阻的分类及特点：

1. 根据电阻值是否可变，将电阻分为固定电阻和可变电阻；
2. 根据电阻封装形式，分为直插型和贴片型；
3. 根据不同的工艺和材料，直插分为绕线电阻、水泥电阻、碳膜电阻、金属膜电阻、金属氧化物膜电阻、合成碳膜电阻、玻璃釉电阻等。
4. 可变电阻分为可调电阻和敏感电阻；
5. 敏感电阻分为热敏、光敏、湿敏、压敏、气敏、磁敏和力敏。

1. 功率电阻：

常用功率电阻包括绕线电阻和水泥电阻，其共同特点是功率大，一般用于提供功率负载。

1. 绕线电阻：采用镍铬、锰铜合金，热稳定性好，TCR噪音小，有寄生电感，不能高频使用；
2. 水泥电阻：采用陶瓷、矿质材料封装，阻燃、防爆。

2. 非功率电阻：

碳膜、金属膜、金属氧化物膜、合成碳膜、玻璃釉等是最常用的直插电阻。

1. 碳膜电阻：在陶瓷骨架上蒸发真空高温条件下分解的结晶碳，稳定性好，成本低；
2. 金属膜电阻：金属或合金在真空高温下蒸发在陶瓷骨架上，体积小，成本高于碳膜；
3. 金属氧化物膜电阻：锡和锑金属盐溶液通过高温喷雾沉积在陶瓷骨架上，具有抗氧化、耐酸、耐高温的特点；
4. 合成碳膜电阻：将碳、填料和有机粘合剂分配成悬浮液，喷涂在绝缘骨架上，具有高压、高阻力；
5. 玻璃釉电阻：将银、铑、铑等金属氧化物和玻璃釉粘合剂混合成浆液，喷涂在绝缘骨架上，经高温聚合，具有耐高温、防潮、防范范围大的特点，可用于制造高压电阻。

3. 贴片电阻：

常用的贴片电阻包括厚膜电阻和薄膜电阻。

1. 厚膜电阻：厚膜工艺，精度低，成本低；
2. 膜阻：膜工艺，精度高，成本高。

4. 敏感电阻：

常见的敏感电阻包括热敏电阻、气敏电阻、压敏电阻、光敏电阻等。

1. 热敏电阻：电阻随温度值变化，分为PTC和NTC，环境温度监测可通过相应的电路设计实现；
2. 气敏电阻：表面吸附某些化学物质时，电阻值发生变化，可制成火灾报警器、酒精测试仪等；
3. 压敏电阻：当外部电压超过门限时，电阻值急剧下降，用于过压保护（通常与气体放电管一起使用）；
4. 光敏电阻：电阻随光强变化，类似于光敏二极管。

电阻的选择和应用：

电阻有很多种，实际使用只有以下几种。

1. RX24型绕线电阻：模拟功率负载，低频使用；
2. RI80型玻璃釉电阻：主要用于高压排放电阻；
3. 直插金属膜电阻：用于高精度、高功率；
4. 贴片电阻：分为厚膜和薄膜，膜电阻精度高，成本高。

电阻测量方法

高中物理书上提到的方法包括伏安法、替代法等，简单介绍如下：

1. 外接法将电流表连接到主干道上，测量电流值大，电阻值小，适用于小电阻测量；
2. 内接法将电流表连接到支路上，测量电压值大，电阻值大，适用于大电阻测量。

实际上，工程中使用的方法一般是比例法、电桥法、四线法等。

1. 比例法：

比例法是最常用的电阻测量方法。万用表中的电阻测量原理也是基于比例法。通过将测量电阻与已知电阻串联到基准电压，通过电阻分压公式推导测量电阻值，需要测量两个电压值（基准电压和测量电压两端的电压值）。

由于电压表（或ADC）并联到被测电阻的两端，存在一定的误差，无法测量大电阻；由于导线阻抗、切换触电阻抗等因素，只能用于传统电阻的测量。

2. 四线法：

四线法又称恒流源法。恒流源和电压采集设备用于电路中，主要用于小电阻测量，可尽量减少线损和触电阻抗引起的误差，如下图所示。

伏安法中的外接法属于，因此测量值也较小。基本原理如下：

1. 由于电压采集设备和被测电阻，恒流源的输出电流几乎都落在被测电阻R上R与小电阻相比，可以忽略不计，这部分会产生误差；
2. 电压采集设备采集的电压是R、R2、R3之和，因为流过R2、R3的电流很小，相比R，产生的电压值可以忽略不计，因此，可以近似地认为收集到的电压是R两端的电压，产生误差；
3. Rx=UIR R2 R3 RvR2 R2 Rv-R(R2 R3)R2 R3 Rv，Rv可以看出，测量值比实际值高，由于R相比Rv要小很多，Rx≈UI。

3. 电桥法：

即惠斯通电桥，分为平衡电桥和非平衡电桥，平衡电桥是指两个中间点的电压值相等，之间无电流流过，即下图中UL两端电压相等。

1. 在平衡电桥中，Rx=R1R2R3，可完全根据电阻值计算被测电阻值，与电源电压无关；
2. 在非平衡电桥中，等臂电桥和卧式电桥也可通过公式推导，等臂电桥即4个电阻值完全相等，卧式电桥的R1=Rx，R2=R3，若负载无穷大（外接电压表等大输入阻抗设备），通过戴维南定理，可得出：U0=14ERx0ΔR，Rx0为初始平衡状态下的被测电阻值，ΔR为被测电阻变化量，即Rx=Rx0+ΔR，因此，可根据电压测量值反向推导被测电阻值。

E系列电阻值

不是所有的阻值都可以买到，比如5.01k，标准化电阻值包含E6、E12、E24、E48、E96、E192（3种精度）等，分别适用于精度±20%、±10%、±5%、±2%、±1%、±0.5%、±0.25%、±0.1%，常用±5%、±1%，对应E24和E96。

E6系列：1.0、1.5、2.2、3.3、4.7、8.2

E12系列：1.0、1.5、 2.2、2.7、3.3、3.9、4.7、5.6、8.2

E24系列：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

E48系列：1.00、1.05、1.10、1.15、1.21、1.27、1.33、1.40、1.47、1.54、1.62、1.69、1.78、1.87、1.91、1.96、2.05、2.15、2.26、2.37、2.49、2.61、2.74、2.80、2.87、3.01、3.16、3.32、3.48、3.57、3.65、3.83、4.02、4.22、4.42、4.64、4.87、5.11、5.36、5.62、5.90、6.19、6.34、6.49、6.81、7.15、7.50、7.87、8.25、8.66、9.09、9.53

E96系列：1.00、1.02、1.05、1.07、1.10、1.13、1.15、1.18、1.21、1.24、1.27、1.30、1.33、1.37、1.40、1.43、1.47、1.50、1.54、1.58、1.62、1.65、1.69、1.74、1.78、1.82、1.87、1.91、1.96、2.00、2.05、2.10、2.15、2.21、2.26、2.32、2.37、2.43、2.49、2.55、2.61、2.67、2.74、2.80、2.87、2.94、3.01、3.09、3.16、3.24、3.32、3.40、3.48、3.57、3.65、3.74、3.83、3.92、4.02、4.12、4.22、4.32、4.42、4.53、4.64、4.75、4.87、4.99、5.11、5.23、5.36、5.49、5.62、5.76、5.90、6.04、6.19、6.34、6.49、6.65、6.81、6.98、7.15、7.32、7.50、7.68、7.87、8.06、8.25、8.45、8.66、8.87、9.09、9.31、9.53、9.76

E192系列：1.00、1.01、1.02、1.03、1.04、1.05、1.06、1.07、1.09、1.10、1.11、1.13、1.14、1.15、1.17、1.18、1.20、1.21、1.23、1.24、1.26、1.27、1.29、1.30、1.32、1.33、1.35、1.37、1.38、1.40、1.42、1.43、1.45、1.47、1.49、1.50、1.52、1.54、1.56、1.58、1.60、1.62、1.64、1.65、1.67、1.69、1.72、1.74、1.76、1.78、1.80、1.82、1.84、1.87、1.89、1.91、1.93、1.96、1.98、2.00、2.03、2.05、2.08、2.10、2.13、2.15、2.18、2.21、2.23、2.26、2.29、2.32、2.34、2.37、2.40、2.43、2.46、2.49、2.52、2.55、2.58、2.61、2.64、2.67、2.71、2.74、2.77、2.80、2.84、2.87、2.91、2.94、2.98、3.01、3.05、3.09、3.12、3.16、3.20、3.24、3.28、3.32、3.36、3.40、3.44、3.48、3.52、3.57、3.61、3.65、3.70、3.74、3.79、3.83、3.88、3.97、4.02、4.07、4.12、4.17、4.22、4.27、4.32、4.37、4.42、4.48、4.53、4.59、4.64、4.70、4.75、4.81、4.87、4.93、4.99、5.05、5.11、5.17、5.23、5.30、5.36、5.42、5.49、5.56、5.62、5.69、5.76、5.83、5.90、5.97、6.04、6.12、6.19、6.26、6.34、6.42、6.49、6.57、6.65、6.73、6.81、6.90、6.98、7.06、7.15、7.23、7.32、7.41、7.50、7.59、7.68、7.77、7.87、7.96、8.06、8.16、8.25、8.35、8.45、8.56、8.66、8.76、8.87、8.98、9.09、9.20、9.31、9.42、9.53、9.65、9.76、9.88

高频等效模型：

当信号频率升高，寄生参数的影响无法忽略，电阻的等效模型如下：

在低频时，电阻呈现阻性，当频率逐渐升高，寄生电容开始发挥作用，导致电阻值降低，当频率继续升高，寄生电感开始发挥作用，导致阻值升高。