KOA電阻器使用注意事項及常用基礎知識

2020-01-15 17:18 易庫易

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電阻器是電子電路中最基礎的元器件,以下是KOA電阻器使用注意事項及常用基礎知識(包括:電阻器的分類、固定電阻器的特點、電阻值的表示方法與電阻器的性質)。

 

電阻器的使用注意事項

常用電阻器

· 有關基本注意事項,請參照《EIAJ RCR-2121B電子設備用固定電阻器的安全使用指南》。

· 使用時的環境溫度超過額定環境溫度時,請按照負載下降曲線降低其額定功率。

一般電阻器在過載時會出現噴火、起火、冒煙、紅熱等現象。

· 阻燃性電阻器在過載時雖然不會噴火、起火,但會有冒煙和紅熱現象。

· 用樹脂等對電阻器進行封裝、涂層處理后使用時,熱應力會導致電阻器老化,同時樹脂的成分會對電阻器的特性造成影響,因此請事先對可靠性與性能進行確認。此外,樹脂吸濕后,還會降低電阻器的耐濕、耐腐蝕性能。

· 使用樹脂涂層、澆注及封裝處理時,樹脂硬化時的應力可能會使元件?;つぐ牖蠔附硬糠殖魷至遜?,進而導致電阻值變化或斷線。因此,請使用硬化時收縮應力較小的樹脂,并在使用前對可靠性進行充分評估。特別是對于阻燃性涂裝品以及氧化金屬薄膜電阻器,禁止進行封裝、涂層處理。

· 金屬薄膜電阻器在貼裝后,請留下足夠的冷卻時間后再清洗焊渣。如果有離子性物質殘留,將導致電阻器的耐濕、耐腐蝕性能降低,對此請予以注意。

· 本品短時間內承受額定值以上的功率時,即使平均功率在額定值以下,也不能確保安全。為以防萬一,請將電壓或電流波形明確告知我公司。

· 圓柱形薄膜電阻器的邊緣呈螺旋狀,因此帶有感應成分。用于高頻回路時請予以注意。

· 阻燃性涂裝品屬于特種涂裝,因此與一般電阻器相比,抗機械沖擊的能力較弱。使用時請避免沖擊、振動,用夾子、鑷子夾持時不可使其損傷,此外,清洗后在充分干燥之前,不可對涂裝膜施加外力。

 

網絡電阻器(貼片) 

· 貼裝時的位置偏差、助焊劑的量以及流焊工序中的流向可能會使相鄰端子間出現焊橋。

· 元件或貼裝后的印刷電路板上如果有焊渣中的離子性物質附著,那么吸收水分后可能會使相鄰端子間出現離子遷移,請予以注意。

 

繞線電阻器

· 繞線結構一般會帶有感應成分以及寄生電感,因此用于高頻回路時可能引發共振現象。


保險絲電阻器

· 使用前請確認異常時的過載條件在熔斷區域之內。

· 反復施加超過額定值的過渡性電壓時,電阻受到的損害可能會不斷積累,請事先與我公司聯系。

· 產品因過電流熔斷后,如果再對其施加高電壓,可能會出現電弧放電。因此請在最高開路電壓下使用本品。

· 最高開路電壓因產品的品種、電阻值大小而異,詳情請聯系KOA。

· 使用樹脂涂層、澆注及封裝處理后,產品的熔斷特性可能會發生變化。


電阻器的分類

電阻器可以根據功能、形狀、電阻體材質和用途的組合,劃分成許多種類型。

按功能分類,有嵌入電路中使用的固定電阻器、用于微調電路的半固定電阻器、像收音機音量旋鈕一樣改變電阻值的可變電阻器等。

按固定電阻器的形狀分類,有帶引線的引線型和不帶引線的表面貼裝型。表面貼裝型又可分為矩形和圓筒形。除此之外,按密封材質分類,還有樹脂模壓型、陶瓷外殼型等。

按電阻體材質分類,有碳膜、以鎳鉻合金為主體的金屬膜、氧化金屬膜、氧化金屬與玻璃相結合的金屬釉等皮膜型,以及使用金屬板、金屬線、金屬箔的類型和使用氧化金屬陶瓷的固體型等。

按其用途,則有電阻值允許偏差和溫度特性精度高的類型、耐高電壓和浪涌性強的類型、電阻值隨溫度變化的類型、帶保險絲功能的類型等。使用電阻器時,必須根據目的,在這些組合中進行選擇。






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固定電阻器的特點


片式固定電阻器

端子實施了焊接、鍵合或二者兼顧所需的處理,沒有端子線(引線)的電阻器。

按照形狀可分為矩形和圓筒形。根據電阻體的不同材料分類,大致有以下5種。 

· 矩形…①金屬釉膜型、②金屬膜型、③金屬板型

· 圓筒形…④碳膜型、金屬膜型

其中,金屬釉膜型憑借成本、小型化、貼裝作業效率的優勢,占據了大半市場,據統計,金屬釉膜型占到了片式固定電阻器的9成以上。其小型化趨勢明顯,矩形類型中,1005規格(1.0mm×0.5mm)和0603規格(0.6mm×0.3mm)的應用正在增加,在以手機、智能手機為中心的移動通信領域,0402規格(0.4mm×0.2mm)的采用也有所擴大。

 

矩形片式固定電阻器

大致可分為厚膜型的金屬釉膜和薄膜型的金屬膜,量產中心為厚膜型。厚膜型的安裝性、耐環境性優異,薄膜型則具有電阻值允許偏差小、電阻溫度系數小、電流噪聲小等特點。特別是電阻溫度系數,與厚膜型約為10×10-6/K相比,薄膜型僅為10×10-6/K左右,電阻值非常小,而且穩定。矩形片式電阻器有0402、0603、1005、1608、2012、3216等規格,特別是0603規格,以移動通信設備為中心,正在飛速增長。1005、1608規格主要應用于消費設備,1608、2012規格則實現了從消費設備到工業設備、車載設備的廣泛運用。功率型有3216、3225、5025、6331等規格。


圓筒形片式固定電阻器

通稱為MELF的片式電阻器,去掉一般的軸向引線電阻器的引線,兩端的電極安裝了電鍍金屬的電極帽。該產品的特點包括:外觀呈圓筒形而且使用金屬帽,因此不分正反;電極強度、機械強度優異;結構尺寸精度高;產品進給、安裝精度高等。而且,金屬膜型還具有電阻值精度、溫度系數、電流噪聲可以達到高水平的特點。


網絡電阻器

在一張絕緣基板上集成、整合多個電阻元件,將其作為一個電子部件的電阻電路網絡,各個元件根據需要相互連接。由具備2個電極的電阻簡單連接而成的叫作陣列,形成電路網絡的叫作網絡。

主要用于數字電路的上拉、下拉電阻。

根據形狀可以分為SIP(Single Inline Package)形、DIP(Dual InlinePackage)形、扁平封裝形、貼片載體形。

過去,在以碳膜電阻器為主的時期,為對應高密度貼裝,SIP型的產量急劇增加,但隨著貼裝技術更換為表面貼裝,片式網絡電阻器逐漸興起,與SOP(SmallOutline Package)形一同成為了當今的主流。

片式網絡電阻器滿足了高密度貼裝單個片式電阻器的需求,在網絡電阻器中產量增長最快。需求以2聯、4聯為中心,3216規格主要應用于工業設備領域,1608規格應用于各類電子設備,1005、0603規格則應用于手機、電腦、數碼相機、數碼攝像機等。

 

碳膜固定電阻器

使用碳膜作為電阻元件的固定電阻器,作為最普遍的電阻器,很早便為人們所熟知。按照功率分類,以1/4W產品和1/2W產品居多,1/4W的3.2mm×φ1.9mm規格、1/2W的6.3mm×φ2.85mm規格等小型產品目前占據主流,具備優異的耐脈沖性等。作為通用產品,應用范圍廣泛。

 

金屬膜固定電阻器

使用金屬膜作為電阻元件的固定電阻器,電阻值允許偏差、電阻溫度系數和老化程度小,精度高而且穩定性優異?;咕哂械緦髟肷〉奶氐?。主要用途除通信、測量設備等工業設備外,還包括計算機及其外圍設備、AV設備機器等處理微弱信號的電路等。

 

氧化金屬膜固定電阻器

使用氧化金屬膜作為電阻元件的固定電阻器,小型(單位額定功率的體積在電阻器中最?。┣夷腿刃雜乓?。具有能夠以低成本制造出電阻溫度系數小于功率型金屬膜電阻器的產品等特點。是主要應用于電源電路等用途的通用功率型電阻器。

 

繞線固定電阻器

使用金屬電阻線作為電阻元件的固定電阻器,耐脈沖性、耐熱性尤其出色。而且具有電阻溫度系數小、電流噪聲小等特點。但也存在不易取得高電阻值、繞線結構不適合高頻電路等缺點。

主要用作電源電路的沖擊電流限制電阻器。另外,低電阻值產品也用于電流檢測等用途。


電阻值的表示方法

有效數字

電阻值并非全部為整數值,也有2.2Ω、4.7Ω等小數值。這是因為其遵照的是按等比級數對1~10進行分割的標準數“E系列”。其中,分割為12段的E12系列和E24系列比較常見,允許偏差為1%以下的電阻器有些也采用E96系列和E192系列。電阻器等無源元件使用這種標準數作為有效數字來表示常數。

E是指Exponent(指數),例如,“E12”是使用等比級數(10的12次方根)對1~10進行分割。因為是等比級數,所以將對數作為標度,即為等間隔。由于不是2.0、3.0之類的整數,您最初可能會覺得困惑,然而在實際的設計一線,條件往往是“希望增減百分之多少”,這樣的數字更便于使用。

 

E12的標準數列由10n的12次方根的理論值四舍五入得出,是E24標準數列的間位排列。

 




表示方法

電阻值以3位或4位的字母和數字表示,標示在電阻器表面。但小型產品也可能沒有標示。


 

3位數表示時


第1位、第2位數字表示E3、E6、E12、E24的有效數字,第3位數字表示其后有幾個零。另外,R指小數點。L指mΩ單位的小數點。

 

4位數表示時


第1位、第2位、第3位數字表示E96、E192的有效數字,第4位數字表示其后有幾個零。R指小數點。L指mΩ單位的小數點。

 

<MΩ的讀法>

電阻值等物理量以k(kilo,千)、M(mega,兆)、G(giga,吉)等符號來表示位數,但電阻值的MΩ在英文中不讀作“麥咖歐姆”。在英語中,ohm等單位以元音開頭時,接頭辭末尾的元音不發音(Mega~變成Meg~),MΩ變為Meg-ohm,讀作“麥咕歐姆”。

 

允許偏差的表示


顏色代碼

引線型電阻器有時會用顏色代碼來表示電阻值、允許偏差。

 

4根線時

第1根、第2根線表示公稱電阻值的有效數字,第3根線表示倍率。第4根線表示電阻值的允許偏差。

例)紅紅橙金:22×103Ω±5%→ 22kΩ±5%

 

5根線時

第1根、第2根、第3根線表示公稱電阻值的有效數字,第4根線表示倍率。

第5根線表示電阻值的允許偏差。

 

例)黃紫綠紅棕:475×102Ω±1% → 47.5kΩ±1%

 

判斷顏色代碼左右哪側是第1根線比較困難,4根線時,第1根線比第4根線離引線近。

5根線時,第4根線與第5根線的間距略大于其他線的間距。另外,第5根線有時還會稍寬于其他線。

 

 

矩形片式電阻器的外形尺寸表示

片式電阻器尺寸的稱謂有符號表示、厘米表示、英寸表示3種。

其中有1J、2A等用數字和1個英文字母表示的方法,但這種方法原本表示的并不是尺寸,而是額定功率(1/16W:1J、1/10W:2A、1/8W:2B、1/4W:2E等)。在開發出矩形片式電阻器之初,額定功率=尺寸。之后,本公司擴大了片式電阻器單位尺寸的額定功率,但1J、2A等表示方式已作為尺寸而廣為人知,因此,本公司現在依然用其作為表示大小的符號。

以厘米為基準和以英寸為基準的表示方式,都是用4個數字(也有5個數字的例外情況)來表示。

如果說以厘米為基準的稱謂是○○△△,則表示從頂面俯瞰,縱向×橫向為○.○mm×△.△mm。

例如,1608即為縱向1.6mm×橫向0.8mm。

如果說以英寸為基準的稱謂是○○△△,則表示從頂面俯瞰,縱向×橫向為0.○○英寸×0.△△英寸。

例如,0603即為縱向0.06英寸×橫向0.03英寸。

在KOA產品目錄中,1J、2A等符號之下的()內標注了英寸表示的4位數字,但在日本,以厘米為單位的表示方式更為常用。

下面是3種表示方式的對應表。


  

電阻器的性質

電阻器的頻率特性

說到電阻器的頻率性,不少人可能會覺得奇怪,但在電阻器中,其實也存在微小的寄生電感(在等效電路中與電阻串聯)和寄生電容(主要為電極間容量,在等效電路中與電阻并聯)。因此,當頻率增高后,這些寄生因素將會產生影響,電阻器將包含電抗因素,而不再是純粹的電阻。也就是說,電阻器是阻抗隨頻率變化的元件,在高頻帶使用時需要注意。下圖為厚膜型矩形片式電阻器1608規格(1.6mm×0.8mm)的頻率特性。由圖可知,電阻的阻抗變化因電阻值而異。如果電阻值小,則寄生電感在高頻帶占主導,阻抗趨于增加。如果電阻值大,則寄生電容在高頻帶占主導,阻抗趨于減少。如果電阻值極小,具體來說就是mΩ以下,即使頻率小于1MHz,在趨膚效應的作用下,也會出現寄生電感減少、電阻體的電阻值增大的現象。

電阻器的等效電路


 

 

電阻器的升溫與發熱

電阻器也是將電能轉換成熱能的元件。消耗功率必然發熱,溫度隨功耗相應升高。為了抑制電阻器升溫,需要高效釋放產生的熱量。片式電阻器產生的熱量基本上都是從片式電阻器的電極傳導至電路基板的銅箔圖案,最終向空氣和框體散熱。因此,如下圖所示,通過擴大貼裝有電阻器的焊盤圖案、擴大連接的銅箔圖案的寬度,可以提高散熱性,從而抑制升溫。

 

而且,通過增加銅箔圖案的厚度、在電路基板背面形成實心圖案、在多層基板的內層形成實心圖案等,改善電路基板的熱傳導,也可以抑制電阻器的升溫。長邊電極片式電阻器WK73通過改進結構增進散熱性,可以在更高的功率下使用。下圖為長邊電極片式電阻器的示例。該長邊電極片式電阻器在長方形的長邊形成了電極,不僅能縮短發熱部到電極的距離,還能通過大電極,向電路基板傳導更多的熱量,電阻器自身的散熱性優于通常的片式電阻器。因此,與通常的相同尺寸片式電阻器相比,額定功率大幅增加。

 

 

何謂電阻器的電蝕

以前學生時代,有些人可能曾經做過電解水的科學實驗。實驗內容是將白金電極置于加入了電解質的水中,通電后陽極產生氧氣,陰極產生氫氣。電阻器內部也會產生與之相似的現象。當含有濕氣的空氣和水分侵入電阻器涂層的內側后,如果在這樣的狀態下繼續使用電阻器,陽極側不會生成氧氣,但電阻體會轉變成離子溶出。電阻體最終會消失,從而發生斷線。這一過程看上去就像是電阻體逐漸被電侵蝕,所以叫電蝕,電蝕引發的斷線叫作電蝕斷線。電阻值越高,電蝕斷線越容易發生。這是因為電阻值高的電阻體皮膜薄,而且由細線圖案構成,電阻體很快便會溶解。電蝕主要發生于碳膜、金屬膜。為了防止電蝕,可以采用在焊接后充分清洗電阻器去除電解質成分、對電阻器進行防濕密封等方法。如果其他特性滿足要求,替換成金屬釉膜等電阻體不易離子化的電阻器也是可行的辦法。

 

(電蝕的示意圖)


---本文來源于KOA官方網站




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