====== 电阻器 ====== https://www.rohm.com.cn/electronics-basics/resistors ## 基础知识 ### 1. 限流 例如，顺利点亮发光二极管。 要使LED（发光二极管）发光，需要通过限制流过电路的电流，使施加于LED的电压值变为适当的值（约2V）。 如图1-(a)所示，只是直接连接1节干电池（约1.5V）时，因电压不足而无法发光。 另外，如图1-(b)所示，当串联连接2节干电池时，会使施加于LED的电压过高（约3V），并会流过过电流，从而导致LED损坏。 因此，如图1-(C)所示，如果在LED和干电池之间连接1枚电阻器，通过控制电阻器，使流过电路的电流合适，则施加于LED的电压值就会变为适当的值（约2V），从而可以使LED和干电池都能正常工作。可见，电阻器具有通过限制电流的流动来使电路平稳运行的功能，是电路中不可或缺的元件之一。 {{ ::电阻-1.drawio.png ?500 |}} ### 2. 请想想欧姆定律 前面所述的例子中，提到要使电路正常工作，需要使用适当的电阻器，那么，应该使用多大的电阻值才合适呢？明确这一点的，便是欧姆定律。即电压为V（单位V），电流为I（单位A）时，关系式如下。 V=R・I…(1) 其中，R为电压V和电流I的比例常数，称为电阻（单位Ω）。电阻器为电子元器件之一。 ### 3. 那么，图1－(c)的电阻值多大？ 在此，回想一下欧姆定律。 如图2，电压V为1V，电流I为1A时，根据 (1) 式可求得电阻R… {{ ::r_what1_img03.png |}} 换句话说，1Ω指的是施加1V电压并流过1A电流时的电阻值，或者流过1A电流并产生1V时的电阻值。 图2 {{ :电阻-2.drawio.png?300 |}} 那么电压1V，电流0.2A时，电阻值如下… {{ ::r_what1_img04.png |}} 另外，5Ω电阻器流过1A电流时，需要的电压如下。 V=R・I=5(Ω) × 1(A)=5(V) 电路中总是成立欧姆定律，电压、电流、电阻中知道其中两个值，变可求得另一个值。 在此，考虑一下图1-(c) 中使用的电阻器的电阻值是多少。LED正常工作时约2V，干电池电压3V减去LED两端的电压2V，则电阻器两端的电压VR如下… VR=3(V)−2(V)=1(V) 若LED流过的电流ILED为15mA (1mA=1/1000A)，根据欧姆定律，电阻值R如下… {{ ::r_what1_img05-2.png |}} 因此，图1-(c) 的电阻值为67Ω。 ###4. 消耗功率和额定功率 通常，像工作时需要能量一样，电机和加热器、灯等电器工作时，也需要电能。表示这些电器需要多少能量的参数就是消耗功率。功率（消耗功率也一样）用电压和电流的乘积表示，功率P有如下关系式… P(W)=V(V)・I(A) 电阻器有电流流过时，根据欧姆定律，两端产生电压，和电器一样，电阻也消耗电能。例如，1Ω电阻器流过1A电流时，根据欧姆定律产生1V的电压，电阻器的消耗功率为1W，关系式如下… 1(V)・1(A)=1(W) 电阻器情况下，这个功率会全部变成热能散发出来，消耗功率过高，则电阻器的温度上升，最后可能烧断或溶解电阻器。因此，需要标注电阻器能消耗几W功率，即额定功率。 出于电阻器烧坏等安全考虑，通常在额定功率的1/2以下的消耗功率下使用。 ### 5. 串联连接和并联连接 电气电路的连接大体上可分为串联连接和并联连接，如图3所示。连接多个电阻器时，串联连接和并联连接其合并电阻值各不相同，阻值如下。 串联连接时：R=R1+R2+R3+…… 并联连接时：并联连接时 因此，图3的合并电阻值如下。 (a) 串联连接时合并电阻值…10Ω+40Ω=50Ω (b) 并联连接时合并电阻值…1/R=1/10+1/40=1/8 {{ ::电阻-3.drawio.png?500 |}} 即串联连接时电阻器越多，合并电阻值越大，并联连接时电阻器越多，合并电阻值反而越小。 ## 概略 ### 电阻器的代表形状 === 面贴装型 === {{ :r_what2_img01.png |}} ### 电阻器概述：根据各种分类，了解电阻器概要。 电阻器具有广泛的类型。在此为了更好的了解罗姆电阻器的类型，除了通常的按材料分类，还按照"形状"、"集成度"、"功能"进行了分类。 === 1. 按功能分类 === 按照电阻器具有的功能分类。 可分为固定电阻器和可变电阻器，通常所说的"电阻器"指的是固定电阻器。 {{ ::电阻按功能分类.drawio.png ?400 |}} === 2. 按材料分类 === 按照构成电阻器的材料分类。 除了通常所熟知的金属釉材料外，还有哪些电阻器呢。 {{ ::电阻按材料分类.drawio.png ?500 |}} ※金属釉：将金属、金属氧化物、玻璃混合后，以高温烧结到铝电路板等物体上的烧结物。 === 3. 按形状分类 === 大致可分为插入型和面贴装型。 {{ ::电阻按形状分类-1.drawio.png |}} {{ ::电阻按形状分类表格.drawio.png |}} {{ ::电阻按形状分类-2.drawio.png |}} === 4. 按集成度分类 === 复合电阻器是指内部集成了电阻器的电阻器。 {{ ::电阻按集成度分类.drawio.png |}} ※复合电阻器：在电路板上组合相同阻值或不同阻值的电阻器进而构成一个电路的电阻器。 ※感温电阻器（参考）：利用根据温度变化阻值变化的特性的电阻器。通常情况下，与作为电阻器使用相比，更多地作为传感器使用。在用途上除了作为传感器使用之外，也可用于消除半导体元件温度偏移的温度补偿电路等。 === 主要电阻器的特点 === ** 固定电阻器 ** **贴片固定电阻器**：可在电路板表面直接贴装的具有电极形状的表面贴装用电阻器。方形贴片电阻器在固定电阻器中将近占9成，是现在一般使用的电阻器的主流产品。 **碳膜固定电阻**：在稳定的瓷器表面贴装碳膜形成电阻器，从发热、燃烧的安全性出发，之前一直作为小功率电阻器大量使用。 **金属膜固定电阻器**:代替碳膜电阻器的碳膜，使用Ni-Cr等金属材料作为电阻材料的电阻器。与碳膜电阻器相比，在温度特性、电流噪音和线性方面特性优异。可用于高密度贴装。但另一方面，价格比碳膜电阻高。 **金属氧化膜电阻器**:代替金属膜电阻器的金属膜，使用氧化锡等氧化金属的电阻器。由于金属氧化膜发热不会燃烧，多用在数W这种中等功率的场合。发热却不燃烧，所以在贴装的时候需要注意。 **绕线电阻器**：把细金属线缠绕在陶瓷绕线管上的电阻器。受温度影响小，噪音也比较小，但频率特性差，不适用于高频电路。另外，由于加工上有诸多问题，所以逐渐被其他电阻器替代。有功率用和精密用两种。 **固体电阻器**：混合碳粉和树脂形成固体的电阻器。虽然坚固，但在精密性方面不足，逐渐被碳膜电阻器替代。由于可以生产高耐压高阻值的产品，所以主要用于电源电路等大负载电路。 **排阻电阻器**：该产品是把多个电阻器集成在一个封装里的复合元器件的一种。因为具有元器件个数减少、省力、可高密度贴装等优点，所以开始广泛用于电子电路中。电阻体的特性和一般的厚膜电阻器相同。 ---- **半固定电阻器** **厚膜半固定电阻器**：在电阻体上使用厚膜的可变电阻器，与碳质可变电阻器相比，温度系数小。另外，因为具有多重旋转形及各种形状的产品，所以成为模拟电路微调方面不可缺少的元器件。 **碳质半固定电阻器**：由于在电阻体材料里使用了碳膜，所以价格低。但是特性一般，尤其是温度系数随着电阻值的变化而变化，所以不固定。 **金属膜半固定电阻器**：在电阻体材料里使用了Ni-Cr等金属膜的可变电阻器。与碳质可变电阻器相比，具有优异的温度特性和稳定性，但价格较高。 ---- **电阻的各种特性** **公称电阻值**：IEC（国际电气标准会议）制定的、基于E系列※标准数规定的电阻值，通过选择初值1、公比10I/n (n=6、12、24･･･)，各电阻值的容许误差就成为固定值。根据n的值，称为E6系列、E12系列、E24系列等。例如，以E12系列为例，1.0、1.2、1.5、18、･･･就把这些数值（最大误差±10）的电阻值作为公称电阻值。另外，这一数列值不仅用于电阻值，还用于电容器的电容值。 **使用温度范围**：表示连续工作状态下周围温度的范围。 **额定功率**：在规定的周围温度下，连续工作状态下可使用的最大功率。一般，根据负载电阻的功耗决定使用的电阻器种类。例如，方形贴片固定电阻器大多用在1W以下的场合。另外，周围温度超过70°C时有必要减轻负载功率。 **电阻值容许误差**：表示各电阻器的公称电阻值的容许误差。该数值用F、G、J、K、M等符合表示，表明分别具有±1％、±2％、±5％、±10％、±20％的容许误差。 **电阻值范围**：表示各厂家根据系列名或者产品类型可以供应给用户的电阻值的范围。1Ω~1MΩ的是一般电阻器，有时候也需要1Ω以下、1MΩ以上的电阻器。不过，请注意，根据厂家、系列和类型也有无法供应的产品。 **额定电压**：在规定的周围温度下可以连续施加的直流电压或交流电压（有效值）的最大值。根据额定功率和公称电阻值计算出来。但是，不能超过最高使用电压。通常被称为耐压的就是指这个数值。 **最高使用电压**：根据电阻器规定的、可以施加于电阻器的直流电压或交流电压（有效值）的最大值。 ## 分流电阻器 ### 什么是分流电阻器（电流检测电阻器）？ 过去，为扩大电流的测量范围而作为分流器与电流计并联的电阻器称为分流器 (Shunt) ，近年来则开始将检测电路电流的电流检测用途的电阻器统称为分流电阻器。 === 分流电阻器（分流） === 分流器 (Shunt) 有"绕过""回避"和"分流" 的意思，以往用于称呼作为分流用途与电流计并联的电阻器。 出于扩大电流计测量范围的目的，将电阻器与电流计并联，以使流动的电流分流，从而测量电路中流动的全部电流。 【分流器】 {{ ::分流器.drawio.png?400 |}} Im: 电路中流动的全部电流 Ir: 流经电流计的电流 r: 电流计的内部电阻值 R: 分流器（分流）电阻值 例如，将上方电路中流动的全部电流 (Im) 用以下公式表示。 **Im=Ir+Ir (r/R)＝Ir (1+r/R)** 因此，电路中流动的全部电流与流经电流计的电流之比为 **Im/Ir= (1+r/R)** 即电流计的显示值 (Ir: 流经电流计的电流值) 的 (1+r/R) 倍为电路中流动的全部电流值。 === 分流电阻器（串联） === 在串联了电阻器的电路中，检测电阻器两端的电势差（压降），利用欧姆定律来测量电路中流动的电流值。 **【检测电路】** {{ ::检测电路_2_.drawio.png?430 |}} I: 电路中流动的电流 R: 分流电阻值 V: 电阻器两端的电势差 例如，流过电流(I)时电阻器两端产生电势差(V) 。所产生的电势差可根据欧姆定律进行计算。 **V = I × R（欧姆定律）** 通过使用检测电路检测电压 (V) ，可以测量电路中流动的电流 (I) 。 因为电流(I)与电压（V）成正比，实际上可以尝试用电流值(I)的变动来替代检测出的电压（V）的变动，用于反馈控制和阈值监视等。 {{ ::r_what14_cn.png |}} ---- # 关于贴片电阻器的制造 ## 制造流程例 ROHM贴片电阻器代表性产品MCR系列的制造流程如下。 {{ ::en_r_what3_img1.jpg |}} {{ ::r_arrow_big.gif |}} ※实际上是指氧化铝电路板上的全体，但仅对一个芯片作说明。 {{ ::en_r_what3_img2.jpg |}} {{ ::r_arrow_big.gif |}} {{ ::en_r_what3_img3.jpg |}} {{ ::r_arrow_big.gif |}} {{ ::en_r_what3_img4.jpg |}} {{ ::r_arrow_big.gif |}} {{ ::en_r_what3_img5.jpg |}} {{ ::r_arrow_big.gif |}} {{ ::en_r_what3_img6.jpg |}} {{ ::r_arrow_big.gif |}} {{ ::en_r_what3_img7.jpg |}} {{ ::r_arrow_big.gif |}} {{ ::en_r_what3_img8.jpg |}} ## 什么叫丝网印刷 ### 关于丝网印刷 ROHM的贴片电阻器各层由丝网印刷构成。 丝网印刷是指在丝网膜上形成印刷图文， 上面涂抹油墨用刮板挤压，在目标物（氧化铝电路板等）上誊写图文的印刷方法。 ### 丝网印刷的流程 {{ ::en_r_what4_img1.jpg |}} {{ ::en_r_what4_img2.jpg |}} {{ ::tw_r_what4_img3.gif |}} {{ ::en_r_what4_img4.jpg |}} ## 激光切割 ### 关于切割工程的必要性 厚膜贴片电阻器各层由丝网印刷形成。氧化铝电路板上一次形成几百个电阻体，所以印刷状态下多少存在偏差。即阻值存在偏差。 如果取有阻值偏差的芯片，只能得到部分的目标阻值。 因此需要实施调整阻值的"激光切割"工程。 {{ ::en_r_what5_img1.jpg |}} {{ ::en_r_what5_img2.jpg |}} ### 什么叫激光切割 激光切割是指对每个电阻体进行测定并用激光切割形成目标阻值，同时减少偏差的工程。最初应印刷比目标阻值小的电阻体。通过在电阻体内加入切割工艺，使电流通路变窄，阻值变大。 {{ ::en_r_what5_img3.jpg |}} {{ ::en_r_what5_img4.jpg |}} ##关于贴片电阻的规格 ### 关于贴片电阻器的尺寸 贴片电阻器的外形尺寸有企业独有的称呼方式和mm、inch标记方式。 代表性产品的尺寸互换表如下。 {{ :关于贴片电阻器的尺寸.drawio.png |}} 是产品名称（多连芯片除外） {{::en_r_what6_img1.jpg?300|}} ## 什么叫额定功率 ### 关于额定功率和环境温度 额定功率是在额定环境温度中可在连续工作状态下使用的最大功率值。 当贴片电阻器通电后将会发热。此外，由于使用温度的上限是确定的， 因此在高于额定环境温度的条件下使用时，需要按照以下的功率降额曲线来降低功率。 额定环境温度是能够100%施加产品额定功率的最高环境温度值。 在下图中，70℃为额定环境温度。该温度取决于贴片电阻器的类型。 {{ ::关于额定功率和环境功率.png?900 |}} 这里所说的环境温度是指电阻器本身未被施加功率的状态下，当电阻器暴露在室温或电阻器周围的热量中时的电阻器周围温度（气温）。 在JIS标准中，环境温度被定义为不受电阻器本身产生的热量影响的位置周围温度。 但是，在测量环境温度时，如果在实际使用环境中很难测量到环境温度， 虽然条件会比JIS标准要更严格，但作为替代方案还是需要通过“测量产品附近的电路板温度” 或“测量产品上方约1cm处的空气温度”来测量温度。这里详细介绍了JIS标准中的定义。 ### 关于超过额定环境温度时的额定功率 当环境温度超过额定环境温度时，容许功率将按照降额曲线下降。 也就是说，在超过额定环境温度的环境下，需要根据功率降额曲线降低容许功率再使用。 下面通过示例来介绍其具体步骤。 [示例] ・额定环境温度为70℃、使用环境温度为130℃时 施加功率比的确认方法有两种，一种是根据曲线图确认，另一种是根据公式计算。 根据曲线图进行确认时，可以按照以下步骤进行确认。 {{ ::关于超过额定环境温度时的额定功率.png ?500 |}} ①在曲线图的横轴上找到环境温度130℃ ②绘制使X=130℃的直线(蓝线) ③读取红线与蓝线相交处的纵轴数值。（绿线：读取值即为可以施加的功率比） 根据公式计算时，可按以下公式进行计算。 {{ ::ime_what8_03.gif |}} 将本文中的示例应用于该公式中，得到结果： {{ ::ime_what8_04.gif |}} 综上所述，在使用电阻器前，请按照上述任一方法获得额定功率比并进行功率降额。 此外，无论环境温度如何，在使用电阻器时都需要另行确认“额定电压”。 由于额定电压是根据额定功率和电阻值计算出来的电压值，因此请根据降额后的额定功率来计算。 ## 什么是额定电压？ ### 使用电阻器时的注意事项 使用电阻器时，不仅要注意额定功率，还要注意电压相关的一些项目。 在这里，我们将对与之关联的额定电压和元件最高电压这两个术语及其定义（包括它们之间的关系）进行解说。 另外还会对相关术语临界电阻值和最大过载电压进行解说。 === 额定电压 === 额定电压是指在额定环境温度或引脚温度下可以连续施加的直流电压或交流电压的最大值。 对于电阻器而言，即使额定功率相同的系列产品，可施加的电压也会因电阻值而不同，具体可以利用以下公式（1）代入额定功率和电阻值计算得出。 {{ ::01.jpg |}} 该额定电压公式（1）是可以根据欧姆定律（2）和功率计算公式（3）导出的公式，并且与电阻值成正比。 {{ ::02.jpg |}} 那么，如果说可以施加到元件的电压随着电阻值的增加而无限地增加，则不是这种情况。 ---- === 元件最高电压 === 元件最高电压是指仅适用于比特定电阻值高的高阻值区域的电压值，并且是可以连续施加的电压极限值。 * **・额定电压与元件最高电压之间的关系** 额定电压通过公式（1）计算，但是在电阻值较高的情况下，由该公式计算出的电压值太大，连续施加该电压时可能会损坏元件。 因此，将通过公式（1）计算出的值与元件最高电压进行比较，并将较小的值定义为额定电压。 所以，元件最高电压根据每种产品的系列和尺寸来规定。 {{ ::03.jpg |}} (例): 假设额定功率1W、电阻值100kΩ、元件最高电压200V的产品，则计算如下： ・额定电压＝√(额定功率×电阻值)＝√(1.0×100000) ≒316V 但是，由于元件最高电压为200V，因此无法施加高于200V的电压。因此，本产品的额定电压为200V。 【小结】 ■方案➀ √(额定功率×电阻值)的计算值 ＜ 元件最高电压的值 →将√(额定功率×电阻值)的计算值用作额定电压。 ■方案➁ √(额定功率×电阻值)的计算值 ＞ 元件最高电压的值 →将元件最高电压的值用作额定电压。 **＜POINT＞**请对上式计算出的值与元件最高电压值进行比较，并使用较小的值作为产品的额定电压。 ---- === 临界电阻值 === 临界电阻值是指上述“元件最高电压”中描述的特定电阻值。 {{ ::img_04_02.jpg |}} ---- === 最大过载电压 === 最大过载电压是指仅在过载测试（JIS C 5201-1 4.13）中使用的值，并且是在过载测试中可以施加的最大电压值。 它与元件最高电压一样是适用于高阻值区域的值，如果通过“额定电压×每种产品的保证倍率”计算出的过载电压值是高阻值，则该值会很大，并且会因过电压而造成损坏。 因此，作为最大过载电压，设定了可以在过载测试中使用的上限电压值。 ## 使用了引脚温度降额技术的大功率保证 ### 关于引脚温度降额 以往的额定功率保证是基于环境温度来规定的。当在超过额定环境温度的条件下使用产品时，需要根据功率降额曲线来降低功率，称之为“环境温度降额”。 而“引脚温度降额”并不是根据环境温度来规定这种功率降额曲线的，而是通过施加功率时的产品引脚温度来规定的。能够100%施加产品额定功率时的最高产品引脚温度值称为“额定引脚温度”。额定引脚温度还取决于产品系列和尺寸，在某些情况下还取决于电阻值。 {{ ::img_what17_01.gif |}} ### 引脚温度降额的优点 贴片电阻器的温升情况因安装元器件的电路板的散热性能而异。由于应用产品的小型化和高密度安装趋势，使得散热性能出色的电路板越来越普及。通过使用散热性能良好的电路板，可以降低引脚部位的温度，使产品能够获得更高的保证功率，从而使产品可以在更高的功率下使用。 ### 引脚温度的测量位置 引脚温度的测量位置取决于产品类型。 需要考虑使用热电偶进行温度测量时的稳定性。 {{ ::img_what17_02.gif |}} {{ ::img_what17_03.gif |}} ## 什么叫电阻温度系数① ### 关于电阻温度系数 所有物质随温度变化内部阻值会发生变化。 电阻器也不例外，随温度变化阻值会发生变化。其变化比例称为电阻温度系数。 单位为ppm/°C。根据基准温度条件下的阻值变化率和温度差，可以用下式求得电阻温度系数。 电阻温度系数 (ppmppm/°C) = (R-Ra)/Ra ÷ (T-Ta) × 1000000 Ra: 基准温度条件下的阻值 Ta: 基准温度 R: 任意温度条件下的阻值 R: 任意温度 例）100ppm/°C电阻温度系数的贴片电阻器， 从基准温度20°C到100°C时的阻値变化率是？ 电阻温度系数 (ppm/°C) = (R-Ra)/Ra ÷ (T-Ta) × 1000000 → 100 (ppm/°C) = (R-Ra)/Ra ÷ (100-20) × 1000000 (R-Ra)/Ra = 0.008 = 0.8% {{ ::en_r_what9_img3.jpg |}} ## 什么是电阻温度系数② ### 电阻温度系数值用正负来表示的原因 多数贴片电阻器都规定了正负值，例如±100ppm/℃或±200ppm/℃。 这表明电阻值可能会因温度变化而向其中任一方向发生变化。 下面以厚膜贴片电阻器为例来说明其原因。 当厚膜贴片电阻器的温度特性不是线性变化的，当以横轴为温度、以纵轴为阻值时， 会呈现出下图所示的下图变化曲线。 这种变化的行为是由厚膜贴片电阻器中使用的材料的温度特性造成的。 {{ ::img_what18_01.gif |}} 上图中横轴与纵轴的交点为基准温度，表示25℃(或20℃)常温。 在上图中，对于蓝线来说，由于正负斜率正好以该基准温度为中心进行交替，因此，在基准温度以下的区域，表现出电阻值随温度的升高而减小的负斜率，在基准温度以上的区域，表现出电阻值随温度的升高而增加的正斜率。 然而，实际电阻体材料的温度与电阻值之间的关系曲线图顶点会有不同。 下面以下图中的①〜③为例进行说明。 下图的①〜③是同种材料的温度与电阻关系曲线图，由于材料的制造批次不同，故电阻的温度系数不同，所以图中顶点的位置也不同。 最终会导致不同产品批次产品的电阻温度系数存在差异，即使在相同的温度范围内使用电阻器时，电阻值变化的正负行为也存在因产品而异的温度范围。 [示例] ・对图中的顶点分别为①−80℃、②±0℃、③+100℃时进行比较 →对于①〜③来说，在−80℃〜±0℃、±0℃〜+100℃时会表现出什么样的电阻值变化行为？ {{ ::img_what18_02.gif |}} 电阻值变化行为的批次差异 {{ ::电阻值变化行为的批次差异.drawio.png |}} 可见，即使在相同的产品和相同的温度范围内，不同的产品阻值变化行为也会不同，因此为了表示电阻值可能会向正或负两个方向变化，而将电阻温度系数的值规定为用正负表示。 ### 厚膜贴片电阻器和金属膜贴片电阻器的电阻温度系数差异 前面介绍了厚膜贴片电阻器的电阻温度系数，但电阻器中还包括金属膜贴片电阻器。 金属膜贴片电阻器产品的电阻温度系数基本上要小于厚膜贴片电阻器的电阻温度系数。 厚膜贴片电阻器主要使用银作为电极材料，但这种银的电阻温度系数非常高。 此外，在厚膜贴片电阻器的情况下，电阻值越低的产品，电阻体材料也会使用银。 因此，银成分的比例增加，厚膜贴片电阻器会表现出电阻值越低、电阻温度系数越高的特点。 而金属膜贴片电阻器主要采用铜或镀铜作为电极材料。 铜也是一种电阻温度系数非常高的材料，其主要区别在于电阻体材料。 金属膜贴片电阻器所用的电阻体材料是由多种金属合成的特殊合金。 这种合金的电阻温度系数很小，电阻体材料的电阻温度系数差异是造成厚膜贴片电阻器和金属膜贴片电阻器差异的主要原因。 {{ ::img_what18_03.gif |}} 金属膜贴片电阻器示例（PMR系列[左]和PSR系列[右])截面图 {{ ::img_what18_04.gif |}} ## 电阻温度系数（TCR）计算工具的使用方法 {{ ::img_what19_01.png |}} ①输入要确认的电阻值。 ②输入要确认的产品电阻温度系数的＋侧值和−侧值。 　请从各产品的技术规格书中确认电阻温度系数。 　*例如，在ESR01为1Ω的情况下，请在+侧输入“500”，在−侧输入“250”。 {{ ::img_what19_02.png |}} ③输入电阻值测量时的基准温度。　通常，基准温度为“25℃”或“20℃”。 ④输入要确认的使用环境的最低温度。 ⑤输入要确认的使用环境的最高温度。 ⑥上述①〜⑤项全部输入后，点击"Calculate"。 {{ ::img_what19_03.png |}} 如果①〜⑥步全部执行，将会显示上述画面。 通过向左或向右移动所显示图形底部的●标记，即可查看在指定范围温度内某个温度下的电阻值波动范围。 在上面的示例中，可以看出当电阻温度为60℃时，1Ω产品的阻值波动在最⼤到1.018Ω、最⼩到0.9911Ω的范围区间内。 [[https://www.rohm.com.cn/calculators/tcr-calculation|电阻温度系数(TCR) 计算工具]] ## 贴片电阻器的使用方法 ### 关于超出额定功率使用 === 关于根据平均功率判断是否可用 === 额定功率的定义为可施加于产品的最大功率，因此哪怕超过额定功率值一瞬间，也会超出产品的质保范围。 因此，需要根据正常施加在产品上的功率的最大值来判断相应的电阻器是否可以使用。 此外，如果按平均功率来判断电阻器是否可用，最坏的情况下可能会导致产品损坏（失效），因此需要格外谨慎。 下面举例介绍“即使平均功率相同，最大功率不同对产品的影响也不同”这一情况。 [测试条件]  在脉冲宽度和峰值功率不同、但脉冲能量（焦耳热）相同的两种条件下进行测试  条件①：峰值功率低，脉冲宽度长  条件②：峰值功率高，但脉冲宽度短 {{ ::脉冲宽度和峰值关系.drawio.png?500 |}} 上述两种波形，峰值功率×脉冲宽度＝焦耳热[J]（图中浅蓝色部分的面积）的条件是相等的，每秒的平均功率条件是相等的，但实际上带给芯片元件的损害（电阻值变化）是有差异的。 {{ ::img_what_20_02.png |}} 当焦耳热相同时，峰值功率越大，对产品的损害就越大 即使每秒的平均功率相同，峰值功率不同对产品的损害也不同，如条件②所示，峰值功率高、脉冲宽度短的条件对产品造成的损害更大。因此，对产品施加明显超过产品额定功率的功率，即使时间很短也是非常危险的。 另外，要在短暂施加大功率的条件下使用时，需要根据产品本身的实际值进行判断。对于ROHM的产品，我们可以提供脉冲极限功率曲线（参考数据），通过该曲线可以了解当施加超过额定功率的脉冲时产品的耐受能力。由于该脉冲极限功率的实际值因产品尺寸和系列而异，因此需要对所使用的每款产品进行确认。 ### 电路板设计对电阻温度系数的影响（分流电阻器） === 为什么需要四线检测？ === 分流电阻器在检测电流值时，需要用LSI来读取产品电阻值和流过电阻器的电流所产生的电极间电位差（电压差）。​​ 检测电极间电位差的方法包括两线法和四线法（开尔文接法）。​ 由于两线法连接时焊料的电阻分量会导致误差，因此通常采用将电流导线和电压检测导线分开的四线法（开尔文接法）进行检测。​​ 通过提高分流电阻器的阻值也可以增加电极之间的电位差，但由于发热量与电阻值成正比，因此还是需要尽可能选用更低的电阻值。​ 不过，电阻值越低，铜箔和焊料的电阻分量所引起的误差也越发不容忽视（参考右下图）。​ 所以，当用将电流导线与电压检测导线分开的四线法（开尔文接法）进行接线时，通过采用不包括铜箔电阻值的适当布线（参考左下图）,​就可以更高精度地检测电极之间的电位差（电压差）。 {{ ::四线法接线示例.drawio.png?900 |}} === 影响电阻温度系数的主要因素 === 使用分流电阻器时，电阻值、额定功率和尺寸都是非常重要的考虑因素。另外，还需要考虑到会影响检测电压精度的一个因素——容许误差。 该容许误差不仅包括常温环境下的阻值公差（F级产品：±1%），还包括电阻温度系数 (TCR:Temperature Coefficient of Resistance)。 电阻温度系数表示当产品温度变化时电阻值的相对变化，单位为ppm/℃。 由于电阻值会随着电流流过时的功耗所带来的器件温升和环境温度变化而变化，因此电阻温度系数成为准确检测电流值的重要参数。影响电阻温度系数的主要因素包括以下四点： * [[https://www.rohm.com.cn/electronics-basics/resistors/r_what22|因素①　感测线路的引出位置]] * [[https://www.rohm.com.cn/electronics-basics/resistors/r_what23|因素②　铜箔厚度]] * [[https://www.rohm.com.cn/electronics-basics/resistors/r_what24|因素③　产品电极间和焊盘间的尺寸]] * [[https://www.rohm.com.cn/electronics-basics/resistors/r_what25|因素④　电流路径与感测线路的错位]] ##贴片电阻器的故障事例 ### 浪涌引起的厚膜贴片电阻器损坏 浪涌是指施加于电路的瞬态大电压或瞬态大电流。可以举人们平时熟知的例子，如雷或静电等。 电阻被施加这种浪涌电压或浪涌电流时，过度的电应力会使电阻特性受到影响，最坏的情况，可能导致芯片损坏。 {{ ::im_surge1.jpg |}} === 如何才能增强抗浪涌特性？ === {{ ::im_surge3.jpg |}} 作为增强抗浪涌特性的方法，可举以下例子。 * 使用抗浪涌性强的材料 * 拉长电极间距，使电位梯度平缓，从而减少对芯片的损坏。 扩大芯片尺寸则电极间距变大，抗浪涌性能变强，但使用大尺寸芯片需要更多的电路板空间。 === 电路板没有多余空间，希望小型化的同时能确保浪涌耐量 === 尽管是抗浪涌贴片电阻器，却以小型尺寸确保了优异的抗浪涌特性。 **静电破坏测试（遵循EIAJ标准）人体模式** {{ ::静电破坏测试_遵循eiaj标准_人体模式.drawio.png?800 |}} ROHM的抗浪涌贴片电阻 - 采用抗浪涌特性优异的材料 - 采用独有的电阻体元件设计，使电位梯度平缓，减轻对芯片的损坏 {{ ::r_what10-11_簡体語_r18_c4.jpg |}} {{ ::im_surge2.jpg |}} ROHM的抗浪涌贴片电阻器，通过提高耐压特性、调整元件形状，与通用产品相比，确保了大额定功率。 {{ ::抗浪涌贴片电阻2.drawio.png?700 |}} ### 焊接裂纹引起的贴片电阻器的阻值误差 === 为什么会发生焊接裂纹？ === 贴片电阻器用焊锡贴装于电路板上，并在各种环境下使用。有时还在100°C以上高温环境或-40°C低温环境下使用。 厚膜贴片电阻以氧化铝电路板为支撑， 与贴装电路板的代表性材料FR-4（玻璃环氧树脂），在温度变化引起的收缩度（热膨胀系数）方面有差异。重复温度循环时，该差异转变为应力，在结合两者的焊锡圆角接合处可能产生裂纹。 {{ ::ani_crack.gif |}} {{ ::1684722919846.png |}} ※因是图片缘故，作了突出性表述。 ※厚膜贴片电阻的图片。 这是贴片电阻器收缩产生的应力，因此电极间距大，即芯片尺寸越大对芯片越不利。 {{ ::im_crack1.jpg |}} === 缩短电极间距，即缩小芯片尺寸，则可以避免焊接裂纹发生。但是… === 芯片大小、额定功率、元件最高电压等特性值都是权衡后的数值。 小尺寸的特性值比大尺寸的特性值低。 {{ ::im_crack2.jpg |}} === 不降低额定功率等规格的基础上，希望解决焊接裂纹问题，提高接合可靠性！ 希望芯片尺寸的扩大，不会引起接合可靠性下降，还能提高额定功率！ === 长边电极型产品可以在不改变尺寸的条件下缩短电极间距。 {{ ::im_crack3.jpg |}} 实际实施温度循环测试后，没出现焊接裂纹。 {{ ::im_crack5.jpg |}} 测试条件: JIS C 5201-1 sec4.遵循9个标准 Condition: -40°C: 30min / +125°C: 30min 气层 3000 cyc Test Board: FR-4 Solder: Sn/3.0Ag/0.5Cu (t = 0.100mm) 采用长边电极结构，增加了散热路径。 因此与通用产品相比，额定功率高。 {{ ::im_crack6.jpg |}} {{ ::1684723015702.png |}} 长边电极LTR系列可以解决焊接裂纹问题，还能提高额定功率。 另外，还确保了抗浪涌特性，是可靠性方面优异的产品。 ### 电阻器的硫化 === 硫化引起的断线 === 空气中存在着各种形式的硫磺成分，像汽车尾气和温泉的硫磺气体等。 这种硫磺成分吸附在金属表面，慢慢地和金属发生反应。 厚膜贴片电阻器的内部电极采用了银 (Ag)，如果有硫磺成分气体从保护膜和电镀层之间的缝隙侵入，就会发生如下图所示的反应，慢慢地生成硫化银 (Ag2S)。 （参考照片）结果内部电极断线，电阻值不能显示出来。 我们就把这种现象称为硫化引起的断线。 {{ ::en_r_what11_img1.jpg |}} {{ ::en_r_what11_img2.jpg |}} ### 关于背面贴装低阻值电阻器的优势 === 低阻值电阻器的趋势如何？ === 低阻值电阻器不仅可正确显示电阻器的阻值，还是小型、大功率产品或散热性优良的产品所必不可少的。 为了应对大功率或提高散热性，一般使用较大贴片尺寸的产品或长边电极型产品。 {{ ::r_what13_cn.jpg |}} 但是，如果贴片尺寸变大，就需要一定的贴装空间，还会减弱温度循环试验强度。 === 使功率保持不变，或增大功率，但缩小贴片尺寸！ === 长边电极型是小型/高额定功率的低阻值电阻器的代表。 长边电极型是通过增大电极尺寸来提高散热性，保证高额定功率的产品。但是，由于电极材料的增加等，与相同尺寸的通用品相比，成本方面处于劣势。 {{ ::贴装低阻值电阻器的优势.drawio.png |}} 在这点上，罗姆UCR系列如下图所示，是材料成本与规格平衡的优良产品。 {{ ::im3.jpg |}} === 与通用品相比，为何UCR系列的额定功率增大了？ === UCR系列采用了背面贴装结构。背面贴装结构缩短了电路板与散热点的距离，提高了散热特性。 另外，UCR系列除了采用背面贴装结构外，还对材料和结构进行了重估。这样，可保证比通用低阻值高的额定功率，对应用的小型化作出贡献。 {{ ::im4.jpg |}} * **额定功率比较** {{ ::额定功率比较.png?900 |}} 通过采用背面贴装结构，不易受侧面或表面电极的额外电阻成分影响，还改善了温度引起的阻值变化（电阻温度系数）。 {{ ::im5.jpg |}} * **阻值变化率比较** {{ ::im6.jpg |}} * **温度特性比较** {{ ::1684724436907.png |}} **特点** UCR系列（背面贴装型）… * 可实现小型、大功率化 * 与通用品（表面贴装型）相比，温度特性优良 * 与长边电极型相比，材料成本低 {{ ::im7.jpg |}} ### 过负载引起的损坏 === 过负载造成损坏的机理 === 下面介绍对贴片电阻器施加高于各产品规定的功率（电压）时造成的故障案例。 当对贴片电阻器施加明显超过规定功率（电压）的大功率（高电压）时， ①在激光调阻槽剩余边缘将会产生电流集中现象。（下图中〇圈起来的部分） 在该电流集中部分产生的焦耳热导致局部温升。 {{ ::img_what_16_01.png |}} 另一方面，通过氧化铝基板等的散热（热传递）现象也同时发生。 相比其发热量，如果散热量不足，就有可能会超过电阻体或保护膜的耐热温度，这部分中的一部分可能会出现熔化现象，导致局部断线。 如果再加上施加的电压较高的情况，则激光调阻槽的剩余边缘会完全熔断，最终导致断线（电阻开路）。 当负载过大时，主体还可能会开裂。 {{ ::img_what_16_02.png |}} === 施加过电压时的电阻值变化示例 === 贴片电阻器通常在被施加过电压时负向变化，进一步被施加重负载时正向变化，最终导致断线（开路）。 {{ ::img_what_16_03.png |}} ①过负载初期 电阻体中的绝缘成分(玻璃)被损坏，电阻值下降。(此时处于短路状态) ②过负载后期⇒开路损坏 发热量导致导体成分局部熔化，电流进一步集中在剩余的导体部分，进而导致导体整体熔断而造成开路。 {{ ::img_what_16_04.png |}} [[https://www.rohm.com.cn/products/faq-search/-/faq-search/node/1298|常见问题]] ## 技术信息 * [[https://fscdn.rohm.com/en/products/databook/operation/passive/resistor/common/r_siyoujou.pdf|使用时注意事项]] * [[https://fscdn.rohm.com/en/products/databook/operation/passive/resistor/common/faq.pdf|产品FAQ]] * [[https://fscdn.rohm.com/en/products/databook/package/storage/passive/r_hokan.pdf|保管条件]] * [[https://fscdn.rohm.com/en/products/databook/package/soldering/passive/r_handa.pdf|焊接条件]] * [[https://fscdn.rohm.com/en/products/databook/explanation/passive/resistor/common/description.pdf|品名构成]] * [[https://fscdn.rohm.com/en/products/databook/applinote/passive/resistor/common/resistance_value.pdf|标称阻值]]