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电阻与电容
（材料1108、林宁宁、41130228 ）

（一）电阻篇
电阻的种类很多，随着电子技术的发展，新型电阻日益增多。电阻按阻值特性可分为固定电阻和可变电阻两大类，按制造材料又可分为薄膜类，合金类，合成类。

类别及其组成材料

1．薄膜类
在玻璃或陶瓷基体上沉积一层碳膜、金属膜、金属氧化膜等形成电阻薄膜，膜的厚度一般在几微米以下。
（1） 金属膜电阻（型号：RJ）。在陶瓷骨架表面，经真空高温或烧渗工艺蒸发沉积一层金属膜或合金膜。其特点是：精度高、稳定性好、噪声低、体积小、高频特性好。且允许工作环境温度范围大（-55～+125℃）、温度系数低（（50～100）×10-6/℃）。目前是组成电子电路应用最广泛的电阻之一。常用额定功率有1/8W、1/4W、1/2W、1W、2W等，标称阻值在10W～10MW之间。

（2）金属氧化膜电阻（型号：RY）。在玻璃、瓷器等材料上，通过高温以化学反应形式生成以二氧化锡为主体的金属氧化层。该电阻器由于氧化膜膜层比较厚，因而具有极好的脉冲、高频和过负荷性能，且耐磨、耐腐蚀、化学性能稳定。但阻值范围窄，温度系数比金属膜电阻差。

（3）碳膜电阻（型号：RT）。在陶瓷骨架表面上，将碳氢化合物在真空中通过高温蒸发分解沉积成碳结晶导电膜。碳膜电阻价格低廉，阻值范围宽（10W～10MW），温度系数为负值。常用额定功率为1/8W～10W，精度等级为±5％、±10％、±20％，在一般电子产品中大量使用。

2．合金类
用块状电阻合金拉制成合金线或碾压成合金箔制成电阻，主要包括：

（1）线绕电阻（型号：RX）。将康铜丝或镍铬合金丝绕在磁管上，并将其外层涂以珐琅或玻璃釉加以保护。线绕电阻具有高稳定性、高精度、大功率等特点。温度系数可做到小于10-6/℃，精度高于±0.01％，最大功率可达200W。但线绕电阻的缺点是自身电感和分布电容比较大，不适合在高频电路中使用。

（2）精密合金箔电阻（型号：RJ）。在玻璃基片上粘和一块合金箔，用光刻法蚀出一定图形，并涂敷环氧树脂保护层，引线封装后形成。该电阻器最大特点是具有自动补偿电阻温度系数功能，故精度高、稳定性好、高频响应好。这种电阻的精度可达±0.001％,稳定性为±5×10-4％/年，温度系数为±10-6/℃。可见它是一种高精度电阻。

3．合成类
将导电材料与非导电材料按一定比例混合成不同电阻率的材料后制成的电阻。该电阻的最突出的优点是可靠性高，但电特性能比较差。常在某些特殊的领域内使用（如航空航天工业、海底电缆等）。合成类电阻种类比较多，按用途可分为通用型、高阻型和高压型等。

（1）金属玻璃釉电阻(型号：RI)。以无机材料做粘合剂，用印刷烧结工艺在陶瓷基体上形成电阻膜。该电阻具有较高的耐热性和耐潮性，常用它制成小型化贴片式电阻。

（2）实芯电阻（型号：RS）。用有机树脂和碳粉合成电阻率不同的材料后热压而成。体积与相同功率的金属膜电阻相当，但噪声比金属膜电阻大。阻值范围为4.7W～22MW，精度等级为±5％、±10％、±20％。

（3）合成膜电阻（RH）。合成膜电阻可制成高压型和高阻型。高阻型电阻的阻值范围为10MW～106MW，允许误差为±5％、±10％。高压型电阻的阻值范围为47MW～1000MW，耐压分10kV和35kV两挡。

（4）厚膜电阻网络（电阻排）。它是以高铝瓷做基体，综合掩膜、光刻、烧结等工艺，在一块基片上制成多个参数性能一致的电阻，连接成电阻网络，也叫集成电阻。集成电阻的特点是温度系数小，阻值范围宽，参数对称性好。目前已越来越多的被应用在各种电子设备中。

4．敏感类
使用不同材料和工艺制造的半导体电阻，具有对温度、光照度、湿度、压力、磁通量、气体浓度等非电物理量敏感的性质，这类电阻叫敏感电阻。包括；
（1）压敏电阻：主要有碳化硅和氧化锌压敏电阻，氧化锌具有更多的优良特性。

（2）湿敏电阻：由感湿层，电极， 绝缘体组成，湿敏电阻主要包括氯化锂湿敏电阻，碳湿敏电阻，氧化物湿敏电阻。氯化锂湿敏电阻随湿度上升而电阻减小，缺点为测试范围小，特性重复性不好，受温度影响大。碳湿敏电阻缺点为低温灵敏度低，阻值受温度影响大，由老化特性， 较少使用。
  氧化物湿敏电阻性能较优越，可长期使用，温度影响小，阻值与湿度变化呈线性关系。有氧化锡，镍铁酸盐，等材料。

（3）光敏电阻：光敏电阻是电导率随着光量力的变化而变化的电子元件，当某种物质受到光照时，载流子的浓度增加从而增加了电导率，这就是光电导效应。

（4）气敏电阻：利用某些半导体吸收某种气体后发生氧化还原反应制成，主要成分是金属氧化物，主要品种有：金属氧化物气敏电阻、复合氧化物气敏电阻、陶瓷气敏电阻等。

（5）力敏电阻：力敏电阻是一种阻值随压力变化而变化的电阻，国外称为压电电阻器。所谓压力电阻效应即半导体材料的电阻率随机械应力的变化而变化的效应。可制成各种力矩计，半导体话筒，压力传感器等。主要品种有硅力敏电阻器，硒碲合金力敏电阻器，相对而言， 合金电阻器具有更高灵敏度。

电阻的作用

1. 电阻的分流作用
当在电路的干路上需同时接入几个额定电流不同的用电器时 ， 可以在额定电流较小的
用电器两端并联接入一个电阻，这个电阻的作用是 “ 分流 ” 。例如：有甲 、乙两个灯泡，
额定电流分别是 0.2A 和 0.4A ，显然两灯泡不能直接串联接入同一电路。但若我们在甲灯两端并联一个合适的分流电阻（如图 一 所示 ） ，则当开 关S 闭合时，甲、乙两灯便都能正常工作了。
再如，在缺电压表测电阻的实验设计中，可设计如图 二 所示的实验电路 ， 利用分流电阻 R 与待测电阻并联，借助于电流表测干路电流和分流电阻 R 中的电流，利用并联分流公式，可求出待测电阻 的阻值。如果只有一个电流表，可将电流表先后接在干路或不同的支路中测出 I 和 （或 和 或 和 ） ，也可求出 。

图 1 所示，在给蓄电池充电的电路中，为了使充电电流不超过规定值，可在电路中接入限流的电阻。在充电过程中，适当调节接入电阻的大小，可使电流的大小保持稳定。再如在可调光台灯的电路中，为了控制灯泡的亮度，也可在电路中接入一个限流电阻，通过调节接入电阻的大小，来控制电路中电流的大小，从而控制灯泡的亮度。
2.电阻的限流作用
通过用电器的电流不超过额定值或实际工作需要的规定值，以保证用电器的正常工作 ， 通常可在电路中串联一个可变电阻。当改变这个电阻的大小时，电流的大小也随之改变。我们把这种可以限制电流大小的电阻叫做限流电阻。
图 三 所示，在给蓄电池充电的电路中，为了使充电电流不超过规定值，可在电路中接入限流的电阻 。 在充电过程中，适当调节接入电阻的大小，可使电流的大小保持稳定 。 再如在可调光台灯的电路中，为了控制灯泡的亮度，也可在电路中接入一个限流电阻，通过调节接入电阻的大小，来控制电路中电流的大小，从而控制灯泡的亮度。

3. 电阻将电能转化为内能的作用
电流通过电阻时,会把电能全部（或部分 ）转化为内能。 用来把电能转化为内能的用电器叫电热器。如电烙铁、电炉、电饭煲、取暖器等等。
4.终端电阻的作用
终端电阻是为了消除在通信电缆中的信号反射在通信过程中，有两种信号因导致信号反射，阻抗不连续和阻抗不匹配。阻抗不连续，信号在传输线末端突然遇到电缆阻抗很小甚至没有，信号在这个地方就会引起反射。这种信号反射的原理，与光从一种媒质进入另一种媒质要引起反射是相似的。消除这种反射的方法，就必须在电缆的末端跨接一个与电缆的特性阻抗同样大小的终端电阻，使电缆的阻抗连续。由于信号在电缆上的传输是双向的，因此，在通讯电缆的另一端可跨接一个同样大小的终端电阻。引起信号反射的另个原因是数据收发器与传输电缆之间的阻抗不匹配。这种原因引起的反射，主要表现在通讯线路处在空闲方式时，整个网络数据混乱。要减弱反射信号对通讯线路的影响，通常采用噪声抑制和加偏置电阻的方法。在实际应用中，对于比较小的反射信号，为简单方便，经常采用加偏置电阻的方法。

参考文献：
[1] 高文焕,刘润生.电子线路基础[M]. 高等教育出版社, 1997
[2] 任清褒,朱维婷.电阻材料及其应用的研究进展[J],2002

（二）电容篇
电容(Electric capacity)，由两个金属极，中间夹有绝缘材料（介质）构成。由于绝缘材料的不同，所构成的电容器的种类也有所不同。

类别及其组成材料

1.铝电解电容：
它是由铝圆筒做负极，里面装有液体电解质，插入一片弯曲的铝带做正极制成。还需要经过直流电压处理，使正极片上形成一层氧化膜做介质。它的特点是容量大，但是漏电大，稳定性差，有正负极性，适宜用于电源滤波或者低频电路中。使用的时候，正负极不要接反。

2.纸介电容：
用两片金属箔做电极，夹在极薄的电容纸中，卷成圆柱形或者扁柱形芯子，然后密封在金属壳或者绝缘材料（如火漆、陶瓷、玻璃釉等）壳中制成。它的特点是体积较小，容量可以做得较大。但是有固有电感和损耗都比较大，用于低频比较合适。

3.金属化纸介电容：
结构和纸介电容基本相同。它是在电容器纸上覆上一层金属膜来代替金属箔，体积小，容量较大，一般用在低频电路中。
4.玻璃釉电容：
以玻璃釉作介质，具有瓷介电容器的优点，且体积更小，耐高温。

5.陶瓷电容：
用陶瓷做介质，在陶瓷基体两面喷涂银层，然后烧成银质薄膜做极板制成。它的特点是体积小，耐热性好、损耗小、绝缘电阻高，但容量小，适宜用于高频电路。

6..薄膜电容：
结构和纸介电容相同，介质是涤纶或者聚苯乙烯。涤纶薄膜电容，介电常数较高，体积小，容量大，稳定性较好，适宜做旁路电容。
聚苯乙烯薄膜电容，介质损耗小，绝缘电阻高，但是温度系数大，可用于高频电路。

7.云母电容：
用金属箔或者在云母片上喷涂银层做电极板，极板和云母一层一层叠合后，再压铸在胶木粉或封固在环氧树脂中制成。它的特点是介质损耗小，绝缘电阻大、温度系数小，适宜用于高频电路。

8.钽、铌电解电容：
它用金属钽或者铌做正极，用稀硫酸等配液做负极，用钽或铌表面生成的氧化膜做介质制成。它的特点是体积小、容量大、性能稳定、寿命长、绝缘电阻大、温度特性好。用在要求较高的设备中。

电容器的作用：
电容器在电路中具有隔直流、通交流的作用，因此常用于级间耦合、滤波、去耦、旁路及信号调谐等用途。
在电容设计中电容用途非常多，主要有如下几种：

1. 旁路和去耦：
对于同一个电路来说，旁路电容是把输入信号中的高频噪声作为滤除对象，把前级携带的高频杂波滤除，而去耦电容是把输出信号的干扰作为滤除对象。
旁路电容是电源抗噪的第一道防线。通过储存电荷抑制电压降并在有电压尖峰产生式放电，旁路电容消除了电源电压的驱动。旁路电容为电源建立了一个对地低阻抗通道，在很宽频率范围内都具有抗噪功能。
大电容可作为低频和大电流电路的旁路，而小电容则作为高频旁路，采用多个电容源与实际电容相关的寄生参数。电容的等效电路的模型随着封装类型的不同而改变，其中主要参数是等效串联电感。封装越小，串联寄生参数就越小。在一些宽频系统中，需要并联多个电容。旁路电容需要尽量靠近负载器件的供电电源引脚，距离电源引脚越远就等同于增加串联电感，这样会降低旁路电容的自谐振频率，电容接地一端需要通过印刷电路板上的过孔或者宽地线连接到地平面，以保持低阻抗。在一些宽频系统中，因为有多个耦合到电源线路，只用单电容旁路是不够的，需要并联多个电容
2. 耦合：
在电路中用来传送信号的电容称为耦合电容。作为两个电路之间的连接，它允许交流信号通过并传输到下一级电路。耦合电容的电量一般在0.1uF-1uF之间，已使用云母、丙烯、陶瓷等损耗较小的电容效果较好。
3. 温度补偿：
针对其它元件对温度的适应性不够带来的影响进行补偿，以改善电路的稳定性
内发热而损耗的能量。这些损耗主要来自介子损耗和金属损耗。通常用损耗角正切值来表示。
4. 计时：
电容器与电阻器配合使用，可确定定时电路的时间常数。
5. 调谐：
在于频率相关的电路中，电容可起到系统调谐的作用，比如手机、收音机、电视机中的调谐电路。
6. 整流：
在预定时间内开或者关闭导体开关元件
7. 储能：
电容用来储存电能并在必须时储能水平已经接近锂电池的水准，甚至一个电容储存的电能可提供一部手机使用一天。又比如，在风能，太阳能等新新能源领域，电容的储能作用日益重要。

参考文献：
[1] 毛兴武，张乃国.电力电子元件知识讲座（三）新型电容器[J].2011
[2] 姚晓平.电容器的特性及选用[J].2010
[3] David Ritchey,晓萍,高频用电容器的各种选择与进展[J].1997

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