贴片电阻器除小型化外,因其高功能化还成为解决课题的重要部件

2018-07-17

贴片电阻

技术信息

贴片电阻器除小型化外,因其高功能化还成为解决课题的重要部件

什么是电阻器

电阻器、电容器和电感器同样都是最基本的元器件,大量使用于各种电器和电子设备。
电阻器是提供恒定电阻的被动元器件。
对从事电气工作的人而言或许过于普通了,平时容易忽略它。但没有电阻器的话电路就无法成立。
电阻器就是如此重要的元器件。

电阻器的作用

主要作用是电流控制、分压、电流检测和提供偏压这四项。

【电流控制】

电阻器可以将电子电路的电流控制在额定值以下。
例如LED电路,通过与LED串联连接电阻器,将电流控制在额定值以下,可以防止LED烧坏。

电流控制 image

【分压(分配电压)】

串联连接2个以上的电阻器时,在施加电压以内的范围,就可分配 与所连接的电阻值成正比的任意电压。
此外,如果并联连接2个以上的电阻器,就可以分配电流。

分压 image

【电流检测】

电阻器流过电流时,其两端产生由电流转换的电压。
通过测量该电压可以测量电路中流过的电流。

电流检测 image

【提供旁路】

为三极管等半导体提供工作所需的电压称为“提供“”偏压”。该偏压需要 对三极管的各端子(发射极、集电极、基极)施加不同的电压。

提供旁路 image

除上述功能外,还作为阻尼电阻、终端电阻、上拉/下拉电阻等使用。

电阻器的作用是基于欧姆定律“电压(V)=电流(I)×电阻(R)”。
在上述的电流检测中,根据已知的电阻值和两端的电压,按“电流(I)=电压(V)÷电阻(R)”的公式就能算出电流。

电阻器的原理

电阻的数值取决于电阻体物质的固有电阻及其截面积和长度。

电阻器的原理 image

如公式所示,固有电阻ρ(Ω·cm)乘以电阻体的长度L所得的数值除以截面积S后就得到电阻值。这里给出金属的固有电阻,可供参考。

电阻器的种类

电阻器的种类可大致分为固定电阻器、可变电阻器、半固定电阻器。从材料的角度来看,分别有碳类和金属类。
从电阻体的形状而言,有膜状、丝状、板状,其中金属膜还有薄膜与厚膜之分。以下给出电阻的分类。

电阻器的种类 image

电阻器的结构

以下是典型的电阻器的基本结构。根据用途区分使用,但近年来在小型设备中贴片电阻器成为主流。

电阻器的结构 image

松下电器的电阻的历史

松下电器从开始生产电阻器已经拥有长达84年的历史。
按照松下幸之助先生“好的产品从好的零部件开始”的座右铭,从1933年开始生产用于收音机接收器的碳膜电阻器,到2013年累计生产个数已经达到了2兆个。
这按一般性的1608尺寸估算,将电阻器重叠起来,可以达到往返月亮的距离(约39万3千公里)。
然而,其多半都是近年来的产品,主力的贴片电阻器的生产量进入1990年代后出现了爆发性的增长。由此可知,其与数字家电时代的急剧发展成正比,是需求急剧增长的元器件。

贴片电阻器的趋势

贴片电阻器的趋势

电子设备小型化的要求增加,相应地贴片电阻器也谋求小型化。松下电器从3216尺寸的开发开始,用25年时间将贴片面积小型化到1/64(0402尺寸),而且还在进一步推进小型化。以下的图表给出了贴片电阻小型化的变迁和其尺寸构成比的逐年变化。现在1005尺寸的电阻占了将近一半,但已进入减少趋势,更为小型的电阻的使用不断增加。

贴片电阻器的趋势 graph

(尺寸的说法与大小)
贴片电阻器的外形尺寸根据其长度(L)×宽度(W),一般用4位数字给出。
例:1.00mm×0.50mm时→1005

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贴片电阻器的高功能化

贴片电阻器随着整机的进步及使用环境的变化,不断要求高功能化。
松下电器为了对应其市场需求,也在开发各种各样的高功能商品。

1)耐硫化贴片电阻器

一般的贴片电阻器的内部电极使用银,在含有硫磺的环境中使用,内部电极的银与硫磺反应,成为绝缘体的硫化银,有可能发生断线。
因此,在含有硫磺的环境中以及在含有硫磺的材料附近使用时,需要使用采取了耐硫化对策的电阻器。

2)耐电涌和耐脉冲贴片电阻器

开关电路及易受到静电的电路等,在电阻器被频繁外加电涌及脉冲的使用条件下,需要使用即便外加瞬时大功率也不易损坏的电阻器。

3)高精度贴片电阻器

计量仪器及控制设备等精密设备中,需要电阻值偏差(电阻值容差)小及电阻值随温度的变化(电阻温度系数)小的高精度的电阻器。

4)电流检测用贴片电阻器

电流检测用途的电阻器,作为用于检测过电流及电池余量的电流检测工具而使用。
近年来电子设备的高功能化不断发展,电路内的电流量不断增加,因此要求能够对应更高功率的电阻器。
此外,对抑制电路内耗电的低电阻化,和即使在苛酷的温度环境下也能确保优异的电阻温度系数的高精度电阻器的需求也不断增加。

补充信息

电阻器的术语

电阻器具有表示技术规格和额定值的参数。把它们归纳为术语。用黑体字表示的4项,是电阻器的基本参数。

额定功率(W) 最高使用温度下可连续施加的功率的最大值
电阻值(Ω) 电阻值。电阻值的数值按官方标准予以标准化
电阻值容差(%) 以对电阻值的容差来表示精度
电阻温度系数
(×10-6/K)
相对于环境温度变化的电阻值变化
最高电压(V)
(最高使用电压)
最高使用温度下可连续施加的电压的最大值
使用温度范围(℃) 可使用的环境温度
直流电阻值(Ω) 施加直流电压测量时的电阻值,是作为基准的数值
耐压(V) 进行了绝缘封装的产品的绝缘耐力
绝缘电阻(Ω) 进行了绝缘封装的产品的绝缘性
焊锡耐热性 浸泡在焊锡中时的电气和机械稳定性
耐湿性 对湿气的时间稳定性
温度周期 对温度变化的电气和机械稳定性
耐久性(负载) 在最高使用温度下连续施加额定电压时的电气和机械稳定性
端子强度 对带引脚的零部件的端子部施加机械强度时的机械强度
耐振性 对振动的电气和机械稳定性
阻燃性 过载时的自消化性、非引燃性

有关电阻值、电阻值容差标注的标准

如术语的电阻值中所述,电阻值及容差的标注根据标准进行,依照如下标准。
IEC 60062:Marking codes for resistors and capacitors
IEC 60063:Preferred number series for resistors and capacitors
JIS C 5062:电阻器及电容器的标注符号
JIS C 5063:电阻器及电容器的标准数系

电阻值根据上述规格标准数列化。电阻值并非1Ω、2Ω、3Ω那样的整数,而是2.2Ω、4.7Ω那样的小数。这是因为电阻值以标准数(E系列)为准。系列的“E”是Exponent(指数)的E,后面的数字,例如24是开方数。即E24是从1到10用等比级数(10的根号24次方)分割。电阻器在实际的使用中很多时候也按比或比例使用,与整数相比在大多数情况下这个数列化的数值更便于使用。下表汇总了各系列的数值。

系列 电阻值容差的大致标准 公比
E12 ±10% 1210 ≈ 1.21
E24 ±5% 2410 ≈ 1.10
E96 ±1% 9610 ≈ 1.02

抵抗値、抵抗値許容差表示に関する規格

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