電阻基礎知識

什麼是電阻？

電阻是最常見且最為人所知的被動電氣元件。電阻能阻礙或限制電路內電流的流動。電阻有許多用途：可用來降壓、限流、衰減訊號、當作加熱器、當作保險絲、提供電氣負載，以及分配電壓。

簡介

本電阻基礎知識概要介紹電阻類型和常見術語，接著會簡要展示電阻產品和多種技術。

什麼是歐姆定律？

歐姆定律是個簡易方程式，其中顯示通過金屬線或其他類型電阻材料之電阻、電壓和電流之間的關係。若以數學方式表示，歐姆定律可以寫成：

其中 I 是電流 (A)，V 是電壓，而 R 是電阻。

歐姆定律也能透過以下方程式來表示電阻、電壓和功率之間的關係：

其中 P 是功率 (W)，V 是電壓，而 R 是電阻。

電阻類型

固定電阻

固定電阻是一種電阻值無法變更的電阻。

可變電阻

可變電阻是一種可藉著轉動軸或滑動控制器來調整其數值的電阻。此外，這類電阻通常稱為電位器或變阻器，即可手動改變元件的電阻值。

非線性電阻

非線性電阻是一種電阻值會隨著施加之電壓、溫度或光線而大幅改變的電阻。非線性電阻的類型包括變阻器、熱敏電阻和光敏電阻。

常見的電阻術語

關鍵電阻值

在可載入額定功率，但不會超過最大工作電壓時的最大標稱電阻值。在關鍵電阻值中，額定電壓等於最大工作電壓。

降額曲線

此曲線表示，環境溫度與連續可載入功率在其溫度下之最大值之間的關係，通常以百分比表示。

介電耐受電壓

這是一種額定電壓，當電壓施加至電阻元件和外塗層之間，或電阻元件和安裝表面之間的指定點時，不會造成介電質崩潰。

最大過載電壓

在過載測試中，可在短時間內施加於電阻上的最大電壓值。通常短時過載測試中所施加的電壓，比額定電壓要高出 2.5 倍，但不該超過最大過載電壓。

最大工作電壓 (或最大元件極限電壓)

可持續施加在電阻或元件上的最大 DC 電壓或 AC 電壓 (RMS) 值。不過，適用電壓的最大值是在關鍵電阻值 (或更低) 時的額定電壓。

雜訊

雜訊是電阻內不要的 AC 訊號。電阻雜訊會對低階訊號、電荷放大器、高增益放大器和其他對雜訊敏感的應用，造成破壞性的影響。最好的方法是在對雜訊敏感的應用中，採用低雜訊或最小雜訊類型的電阻。

功率額定值

功率額定值是依據實體尺寸、壽命內允許的電阻值變化、材質的熱傳導率、絕緣和電阻材質，以及環境工作條件而定。若想得到最佳結果，請在低於本身最大額定溫度和功率下，使用實體尺寸最大的電阻。

額定環境溫度

讓電阻得以在規定的額定功率下持續使用的最大環境溫度。額定環境溫度是指設備內電阻周圍的溫度，而非設備外的空氣溫度。

常見的電阻術語

額定功率

在額定環境溫度下可持續載入電阻的最大功率量。網路和陣列產品都設有每個封裝與每個元件的額定功率。

額定電壓

可在額定環境溫度下持續施加至電阻的最大 DC 電壓或 AC 電壓 (RMS) 值。

可靠度

可靠度是指電阻 (或其他任何元件) 可執行其要求功能的機率。可靠度有兩種定義方法。一種是平均故障間隔時間 (MTBF)，另一種是每工作 1000 小時的失效率。這兩種可靠度評估方式，都必須透過一組特定的測試及元件壽命終止定義來判定，例如最大電阻值變化或是重大失效 (短路或開路)。各種不同的統計研究可用來取得這些失效率，而大量樣本是在最高額定溫度下，以額定負載進行高達 10,000 小時 (每日 24 小時，共約 13 個月) 的測試。在較低功率位準時，可靠度通常比較高。

電阻容差

電阻容差是以偏離標稱值的百分比表示，通常是在 25°C 下測量取得。電阻數值也會隨著施加的電壓 (VCR) 和溫度 (TCR) 而發生改變。對網路而言，絕對電阻容差是指網路的整體容差。比率容差是指封裝內每個電阻與其他電阻之間的關係。

穩定性

穩定性是指在特定負載、濕度、應力或環境溫度下，電阻值隨時間的變化。當這些應力都降到最低時，穩定性便越好。

電阻溫度係數 (TCR，也稱為 RTC)

TCR 是指攝氏溫度每變化一度的電阻值變化，以 ppm (0.0001%) 表示。TCR 通常是在 +25˚C 下取得，並隨著溫度升高 (或下降) 而改變。TCR 為 100 ppm/°C 的電阻，將在 10°C 變化中改變 0.1%，在 100°C 變化中改變 1%。在電阻網路的情況中，TCR 值稱為絕對 TCR，因為它定義了特定電阻元件的 TCR。TCR 追蹤一詞是指網路中每個特定電阻之間的 TCR 差異。

溫度額定值

溫度額定值是指可使用電阻時的最高允許溫度，通常是以兩個溫度來定義。舉例來說，電阻的額定值在全負載時可能高達 +70°C；在無負載時降額至 +125°C。這表示在電阻壽命期間，若在特定允許的電阻值變化下，該電阻能以額定功率在 +70°C 下工作。此外，如果負載減少，也可能在超過 +70°C 的溫度下工作，但是溫度絕對不應超過 +125°C 的設計溫度，其中包括環境溫度，以及施加負載後自體發熱產生的溫度。

電阻電壓係數 (VCR)

電壓係數是施加電壓後的電阻值變化。這是完全不同的，還要加上供電時自體發熱的效應。VCR 為 100 ppm/V 的電阻，將在 10 V 變化中改變 0.1%，在 100 V 變化中改變 1%。在電阻網路的情況中，此 VCR 值稱為絕對 VCR，因為它定義了特定電阻元件的 VCR。VCR 追蹤一詞是指網路中每個特定電阻之間的 VCR 差異。

* Vishay 的其他部門也提供電阻技術

表 1：表面黏著／基板／打線型電阻

* Vishay 的其他部門也提供電阻技術

表 2：軸心引線式／通孔式電阻

固定電阻技術

繞線 (表面黏著／引線式)

這種電阻乃以金屬線 (如鎳鉻合金) 纏繞於絕緣形體 (如陶瓷、塑膠或玻璃纖維核心) 之上而製成。

Power Metal Strip®／金屬元件 (表面黏著／引線式)

這種電阻乃以固態金屬合金 (如鎳鉻合金或錳銅合金) 製作成電阻式元件，然後焊接到銅端子上。用於電流感測和分流應用中。

薄膜 (表面黏著／引線式)

金屬膜 (引線式／MELF)

這是一種圓柱型電阻，其製作方式是將金屬或金屬合金 (如鎳鉻合金) 做成導電膜，然後再製成電阻式元件，最後將元件澱積至圓柱形陶瓷或玻璃核心而製成。阻抗大小乃是透過導電膜上所切出的螺旋凹槽來控制。

金屬氧化物 (引線式)

這是一種圓柱型電阻，使用如氧化釕或氧化錫等材質作為電阻式元件。這些電阻可以是極佳的高電壓或高功率元件。

厚膜 (晶片電阻／晶片陣列／網路)

特別打造的表面黏著式薄膜電阻，能攜帶適合零件尺寸的高功率。若是厚膜電阻，氧化釕「膜」是採用傳統網版印刷技術進行塗覆。

薄膜 (晶片電阻／晶片陣列／網路)

這是一種表面黏著式薄膜電阻，具有相對較薄的電阻式元件，單位是埃 (1/10 nm)。薄膜電阻的製法是將電阻式材質 (如鎳鉻合金或氮化鉭) 噴鍍 (又稱真空澱積) 到基板表面上。

碳膜 (引線式／MELF)

這是一般分類的圓柱形電阻，其製法是將碳膜澱積在中央核心絕緣體的表面上。

金屬箔片 (表面黏著／引線式)

這種電阻的製法是，將具有特定圖樣的同質金屬，透過照像製作方式貼到陶瓷基板上。透過材質和構造的獨特組合，可以得到無可比擬的效能特性及高可靠度。

合成 (引線式)

碳合成

這是一般分類的電阻，其中包含碳混合物電阻式核心以及模製的外部絕緣核心。

陶瓷合成

這種電阻包含黏土、礬土，以及經過混合並加壓到電阻式核心，再以模製的外部絕緣核心覆蓋的碳混合物。