KOA电阻器使用注意事项及常用基础知识

2020-01-15 17:18 易库易


电阻器是电子电路中最基础的元器件,以下是KOA电阻器使用注意事项及常用基础知识(包括:电阻器的分类、固定电阻器的特点电阻值的表示方法与电阻器的性质)。

 

电阻器的使用注意事项

常用电阻器

· 有关基本注意事项,请参照《EIAJ RCR-2121B电子设备用固定电阻器的安全使用指南》。

· 使用时的环境温度超过额定环境温度时,请按照负载下降曲线降低其额定功率。

一般电阻器在过载时会出现喷火、起火、冒烟、红热等现象。

· 阻燃性电阻器在过载时虽然不会喷火、起火,但会有冒烟和红热现象。

· 用树脂等对电阻器进行封装、涂层处理后使用时,热应力会导致电阻器老化,同时树脂的成分会对电阻器的特性造成影响,因此请事先对可靠性与性能进行确认。此外,树脂吸湿后,还会降低电阻器的耐湿、耐腐蚀性能。

· 使用树脂涂层、浇注及封装处理时,树脂硬化时的应力可能会使元件保护膜剥离或焊接部分出现裂缝,进而导致电阻值变化或断线。因此,请使用硬化时收缩应力较小的树脂,并在使用前对可靠性进行充分评估。特别是对于阻燃性涂装品以及氧化金属薄膜电阻器,禁止进行封装、涂层处理。

· 金属薄膜电阻器在贴装后,请留下足够的冷却时间后再清洗焊渣。如果有离子性物质残留,将导致电阻器的耐湿、耐腐蚀性能降低,对此请予以注意。

· 本品短时间内承受额定值以上的功率时,即使平均功率在额定值以下,也不能确保安全。为以防万一,请将电压或电流波形明确告知我公司。

· 圆柱形薄膜电阻器的边缘呈螺旋状,因此带有感应成分。用于高频回路时请予以注意。

· 阻燃性涂装品属于特种涂装,因此与一般电阻器相比,抗机械冲击的能力较弱。使用时请避免冲击、振动,用夹子、镊子夹持时不可使其损伤,此外,清洗后在充分干燥之前,不可对涂装膜施加外力。

 

网络电阻器(贴片) 

· 贴装时的位置偏差、助焊剂的量以及流焊工序中的流向可能会使相邻端子间出现焊桥。

· 元件或贴装后的印刷电路板上如果有焊渣中的离子性物质附着,那么吸收水分后可能会使相邻端子间出现离子迁移,请予以注意。

 

绕线电阻器

· 绕线结构一般会带有感应成分以及寄生电感,因此用于高频回路时可能引发共振现象。


保险丝电阻器

· 使用前请确认异常时的过载条件在熔断区域之内。

· 反复施加超过额定值的过渡性电压时,电阻受到的损害可能会不断积累,请事先与我公司联系。

· 产品因过电流熔断后,如果再对其施加高电压,可能会出现电弧放电。因此请在最高开路电压下使用本品。

· 最高开路电压因产品的品种、电阻值大小而异,详情请联系KOA。

· 使用树脂涂层、浇注及封装处理后,产品的熔断特性可能会发生变化。


电阻器的分类

电阻器可以根据功能、形状、电阻体材质和用途的组合,划分成许多种类型。

按功能分类,有嵌入电路中使用的固定电阻器、用于微调电路的半固定电阻器、像收音机音量旋钮一样改变电阻值的可变电阻器等。

按固定电阻器的形状分类,有带引线的引线型和不带引线的表面贴装型。表面贴装型又可分为矩形和圆筒形。除此之外,按密封材质分类,还有树脂模压型、陶瓷外壳型等。

按电阻体材质分类,有碳膜、以镍铬合金为主体的金属膜、氧化金属膜、氧化金属与玻璃相结合的金属釉等皮膜型,以及使用金属板、金属线、金属箔的类型和使用氧化金属陶瓷的固体型等。

按其用途,则有电阻值允许偏差和温度特性精度高的类型、耐高电压和浪涌性强的类型、电阻值随温度变化的类型、带保险丝功能的类型等。使用电阻器时,必须根据目的,在这些组合中进行选择。






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固定电阻器的特点


片式固定电阻器

端子实施了焊接、键合或二者兼顾所需的处理,没有端子线(引线)的电阻器。

按照形状可分为矩形和圆筒形。根据电阻体的不同材料分类,大致有以下5种。 

· 矩形…①金属釉膜型、②金属膜型、③金属板型

· 圆筒形…④碳膜型、金属膜型

其中,金属釉膜型凭借成本、小型化、贴装作业效率的优势,占据了大半市场,据统计,金属釉膜型占到了片式固定电阻器的9成以上。其小型化趋势明显,矩形类型中,1005规格(1.0mm×0.5mm)和0603规格(0.6mm×0.3mm)的应用正在增加,在以手机、智能手机为中心的移动通信领域,0402规格(0.4mm×0.2mm)的采用也有所扩大。

 

矩形片式固定电阻器

大致可分为厚膜型的金属釉膜和薄膜型的金属膜,量产中心为厚膜型。厚膜型的安装性、耐环境性优异,薄膜型则具有电阻值允许偏差小、电阻温度系数小、电流噪声小等特点。特别是电阻温度系数,与厚膜型约为10×10-6/K相比,薄膜型仅为10×10-6/K左右,电阻值非常小,而且稳定。矩形片式电阻器有0402、0603、1005、1608、2012、3216等规格,特别是0603规格,以移动通信设备为中心,正在飞速增长。1005、1608规格主要应用于消费设备,1608、2012规格则实现了从消费设备到工业设备、车载设备的广泛运用。功率型有3216、3225、5025、6331等规格。


圆筒形片式固定电阻器

通称为MELF的片式电阻器,去掉一般的轴向引线电阻器的引线,两端的电极安装了电镀金属的电极帽。该产品的特点包括:外观呈圆筒形而且使用金属帽,因此不分正反;电极强度、机械强度优异;结构尺寸精度高;产品进给、安装精度高等。而且,金属膜型还具有电阻值精度、温度系数、电流噪声可以达到高水平的特点。


网络电阻器

在一张绝缘基板上集成、整合多个电阻元件,将其作为一个电子部件的电阻电路网络,各个元件根据需要相互连接。由具备2个电极的电阻简单连接而成的叫作阵列,形成电路网络的叫作网络。

主要用于数字电路的上拉、下拉电阻。

根据形状可以分为SIP(Single Inline Package)形、DIP(Dual InlinePackage)形、扁平封装形、贴片载体形。

过去,在以碳膜电阻器为主的时期,为对应高密度贴装,SIP型的产量急剧增加,但随着贴装技术更换为表面贴装,片式网络电阻器逐渐兴起,与SOP(SmallOutline Package)形一同成为了当今的主流。

片式网络电阻器满足了高密度贴装单个片式电阻器的需求,在网络电阻器中产量增长最快。需求以2联、4联为中心,3216规格主要应用于工业设备领域,1608规格应用于各类电子设备,1005、0603规格则应用于手机、电脑、数码相机、数码摄像机等。

 

碳膜固定电阻器

使用碳膜作为电阻元件的固定电阻器,作为最普遍的电阻器,很早便为人们所熟知。按照功率分类,以1/4W产品和1/2W产品居多,1/4W的3.2mm×φ1.9mm规格、1/2W的6.3mm×φ2.85mm规格等小型产品目前占据主流,具备优异的耐脉冲性等。作为通用产品,应用范围广泛。

 

金属膜固定电阻器

使用金属膜作为电阻元件的固定电阻器,电阻值允许偏差、电阻温度系数和老化程度小,精度高而且稳定性优异。还具有电流噪声小的特点。主要用途除通信、测量设备等工业设备外,还包括计算机及其外围设备、AV设备机器等处理微弱信号的电路等。

 

氧化金属膜固定电阻器

使用氧化金属膜作为电阻元件的固定电阻器,小型(单位额定功率的体积在电阻器中最小)且耐热性优异。具有能够以低成本制造出电阻温度系数小于功率型金属膜电阻器的产品等特点。是主要应用于电源电路等用途的通用功率型电阻器。

 

绕线固定电阻器

使用金属电阻线作为电阻元件的固定电阻器,耐脉冲性、耐热性尤其出色。而且具有电阻温度系数小、电流噪声小等特点。但也存在不易取得高电阻值、绕线结构不适合高频电路等缺点。

主要用作电源电路的冲击电流限制电阻器。另外,低电阻值产品也用于电流检测等用途。


电阻值的表示方法

有效数字

电阻值并非全部为整数值,也有2.2Ω、4.7Ω等小数值。这是因为其遵照的是按等比级数对1~10进行分割的标准数“E系列”。其中,分割为12段的E12系列和E24系列比较常见,允许偏差为1%以下的电阻器有些也采用E96系列和E192系列。电阻器等无源元件使用这种标准数作为有效数字来表示常数。

E是指Exponent(指数),例如,“E12”是使用等比级数(10的12次方根)对1~10进行分割。因为是等比级数,所以将对数作为标度,即为等间隔。由于不是2.0、3.0之类的整数,您最初可能会觉得困惑,然而在实际的设计一线,条件往往是“希望增减百分之多少”,这样的数字更便于使用。

 

E12的标准数列由10n的12次方根的理论值四舍五入得出,是E24标准数列的间位排列。

 




表示方法

电阻值以3位或4位的字母和数字表示,标示在电阻器表面。但小型产品也可能没有标示。


 

3位数表示时


第1位、第2位数字表示E3、E6、E12、E24的有效数字,第3位数字表示其后有几个零。另外,R指小数点。L指mΩ单位的小数点。

 

4位数表示时


第1位、第2位、第3位数字表示E96、E192的有效数字,第4位数字表示其后有几个零。R指小数点。L指mΩ单位的小数点。

 

<MΩ的读法>

电阻值等物理量以k(kilo,千)、M(mega,兆)、G(giga,吉)等符号来表示位数,但电阻值的MΩ在英文中不读作“麦咖欧姆”。在英语中,ohm等单位以元音开头时,接头辞末尾的元音不发音(Mega~变成Meg~),MΩ变为Meg-ohm,读作“麦咕欧姆”。

 

允许偏差的表示


颜色代码

引线型电阻器有时会用颜色代码来表示电阻值、允许偏差。

 

4根线时

第1根、第2根线表示公称电阻值的有效数字,第3根线表示倍率。第4根线表示电阻值的允许偏差。

例)红红橙金:22×103Ω±5%→ 22kΩ±5%

 

5根线时

第1根、第2根、第3根线表示公称电阻值的有效数字,第4根线表示倍率。

第5根线表示电阻值的允许偏差。

 

例)黄紫绿红棕:475×102Ω±1% → 47.5kΩ±1%

 

判断颜色代码左右哪侧是第1根线比较困难,4根线时,第1根线比第4根线离引线近。

5根线时,第4根线与第5根线的间距略大于其他线的间距。另外,第5根线有时还会稍宽于其他线。

 

 

矩形片式电阻器的外形尺寸表示

片式电阻器尺寸的称谓有符号表示、厘米表示、英寸表示3种。

其中有1J、2A等用数字和1个英文字母表示的方法,但这种方法原本表示的并不是尺寸,而是额定功率(1/16W:1J、1/10W:2A、1/8W:2B、1/4W:2E等)。在开发出矩形片式电阻器之初,额定功率=尺寸。之后,本公司扩大了片式电阻器单位尺寸的额定功率,但1J、2A等表示方式已作为尺寸而广为人知,因此,本公司现在依然用其作为表示大小的符号。

以厘米为基准和以英寸为基准的表示方式,都是用4个数字(也有5个数字的例外情况)来表示。

如果说以厘米为基准的称谓是○○△△,则表示从顶面俯瞰,纵向×横向为○.○mm×△.△mm。

例如,1608即为纵向1.6mm×横向0.8mm。

如果说以英寸为基准的称谓是○○△△,则表示从顶面俯瞰,纵向×横向为0.○○英寸×0.△△英寸。

例如,0603即为纵向0.06英寸×横向0.03英寸。

在KOA产品目录中,1J、2A等符号之下的()内标注了英寸表示的4位数字,但在日本,以厘米为单位的表示方式更为常用。

下面是3种表示方式的对应表。


  

电阻器的性质

电阻器的频率特性

说到电阻器的频率性,不少人可能会觉得奇怪,但在电阻器中,其实也存在微小的寄生电感(在等效电路中与电阻串联)和寄生电容(主要为电极间容量,在等效电路中与电阻并联)。因此,当频率增高后,这些寄生因素将会产生影响,电阻器将包含电抗因素,而不再是纯粹的电阻。也就是说,电阻器是阻抗随频率变化的元件,在高频带使用时需要注意。下图为厚膜型矩形片式电阻器1608规格(1.6mm×0.8mm)的频率特性。由图可知,电阻的阻抗变化因电阻值而异。如果电阻值小,则寄生电感在高频带占主导,阻抗趋于增加。如果电阻值大,则寄生电容在高频带占主导,阻抗趋于减少。如果电阻值极小,具体来说就是mΩ以下,即使频率小于1MHz,在趋肤效应的作用下,也会出现寄生电感减少、电阻体的电阻值增大的现象。

电阻器的等效电路


 

 

电阻器的升温与发热

电阻器也是将电能转换成热能的元件。消耗功率必然发热,温度随功耗相应升高。为了抑制电阻器升温,需要高效释放产生的热量。片式电阻器产生的热量基本上都是从片式电阻器的电极传导至电路基板的铜箔图案,最终向空气和框体散热。因此,如下图所示,通过扩大贴装有电阻器的焊盘图案、扩大连接的铜箔图案的宽度,可以提高散热性,从而抑制升温。

 

而且,通过增加铜箔图案的厚度、在电路基板背面形成实心图案、在多层基板的内层形成实心图案等,改善电路基板的热传导,也可以抑制电阻器的升温。长边电极片式电阻器WK73通过改进结构增进散热性,可以在更高的功率下使用。下图为长边电极片式电阻器的示例。该长边电极片式电阻器在长方形的长边形成了电极,不仅能缩短发热部到电极的距离,还能通过大电极,向电路基板传导更多的热量,电阻器自身的散热性优于通常的片式电阻器。因此,与通常的相同尺寸片式电阻器相比,额定功率大幅增加。

 

 

何谓电阻器的电蚀

以前学生时代,有些人可能曾经做过电解水的科学实验。实验内容是将白金电极置于加入了电解质的水中,通电后阳极产生氧气,阴极产生氢气。电阻器内部也会产生与之相似的现象。当含有湿气的空气和水分侵入电阻器涂层的内侧后,如果在这样的状态下继续使用电阻器,阳极侧不会生成氧气,但电阻体会转变成离子溶出。电阻体最终会消失,从而发生断线。这一过程看上去就像是电阻体逐渐被电侵蚀,所以叫电蚀,电蚀引发的断线叫作电蚀断线。电阻值越高,电蚀断线越容易发生。这是因为电阻值高的电阻体皮膜薄,而且由细线图案构成,电阻体很快便会溶解。电蚀主要发生于碳膜、金属膜。为了防止电蚀,可以采用在焊接后充分清洗电阻器去除电解质成分、对电阻器进行防湿密封等方法。如果其他特性满足要求,替换成金属釉膜等电阻体不易离子化的电阻器也是可行的办法。

 

(电蚀的示意图)


---本文来源于KOA官方网站