1.1 电阻元件选用与检测的必备知识
电阻器通常分为固定电阻器、可变电阻器、敏感电阻器、熔断电阻器及其他类型电阻器。常见的固定电阻器有RT型碳膜电阻器，RJ型金属膜电阻器，RY型氧化膜电阻器及RX型线绕电阻器等。
电阻器的额定功率、电阻值及允许误差一般都标在电阻器上。额定功率较大的电阻器，一般都将额定功率直接印在电阻器的表面上。
电阻值及允许误差有直标法、文字符号法和色标法3种。清楚这些标注方法的含义，在选用时对电阻器标称电阻值的识别很有帮助。
1.常用的直标法电阻器在电阻值标注上有怎样的特点？
所谓直标法就是电阻值用阿拉伯数字，允许误差用百分数，直接在电阻器体上标注出来。例如：3kW±5%、5MW±10%等。
2.怎样识别采用文字符号法标注电阻器的电阻值？
所谓文字符号法就是电阻值用数字与符号组合在一起来表示，组合规律如下。
（1）文字符号
文字符号W、k、M处于2个数字中间时，前面的数字表示整数电阻值，文字符号后面的数字表示小数点后面的电阻值。
（2）允许误差
允许误差用符号表示，如J为±5%；K为±10%；M为±20%。此类符号一般置于标称符号的最后。
例如：3W±3k表示3.3W±10%，这种表示法可避免因小数点被蹭掉而误识标记。
3.怎样识别采用色环标注法标注电阻器的电阻值？
（1）色环电阻值的表示方法
小型化的电阻值都采用色环标注法，简称色标法。色标法就是用电阻体上不同颜色的色环作为标称电阻值和允许误差的标记。
（2）色环电阻值各环所代表的意义
普通精度的电阻值用4条色环表示，色环电阻值的表示方法如图1-1所示。左边（与端头距离最近的）为第1色环，顺次向右为第2、第3、第4色环。各色环所代表的意义如下。
①第1色环、第2色环相应地代表电阻值的第1位、第2位有效数字。
②第3色环表示第1位、第2位数之后加“0”的个数。
③第4色环代表电阻值的允许误差。
各种色环电阻器的色环颜色—数值对照关系见表1-1所列。
图1-1 色环电阻值的表示方法
表1-1 普通精度电阻器的色环颜色―数值对照表
（3）色环电阻器的识别方法举例
①例如有一电阻器，色环为“白、棕、金、银”，因为第3环金色为0.1W级，前面第1环“白”为9，第2环“棕”为1，最后“银”为±10%。综合起来可知该电阻器的标称电阻值是9.1W±10%。
②另一电阻器的色环为“橙、红、绿、金”，则它的电阻值为3.2MW±5%。
③再有一电阻器，色环为“红、黑、橙、金”，因为第2环是黑色，第3环是橙色，所以是整数几十kW级，它表示的电阻值为20kW±5%。
④还有一电阻器，色环为“黄、黄、黄、金”，其标称电阻值为440kW±5%，实际电阻值为418～462kW。
4.电阻器的电阻值单位有哪几种？这些单位之间有怎样的换算关系？
电流通过电阻器和电位器时，电阻器和电位器对电流有阻碍作用，其阻碍作用的大小，即表为电阻值。
电阻器和电位器电阻值的单位是欧姆（简称欧），其符号用希腊字母“W”表示，在实际使用中还用到更大的单位如千欧（kW）和兆欧（MW）。它们之间的关系为：
1千欧（kW）=1000欧（W）
1兆欧（MW）=1000千欧（kW）=1000 000欧（W）
当电流流过电阻器的时候，电阻器便会发热。功率越大，电阻器发热越厉害。如果使电阻器发热的功率过大，电阻器就会被烧坏。电阻器长时间正常工作允许所加的最大功率叫做额定功率。
5.怎样识别电阻器的额定功率？
电阻器的额定功率，通常有1/8W（瓦）、1/4W、1/2W、1W、2W、3W、4W、5W、10W等。1/8W和1/4W电阻器应用较广泛。
在电路图中，电阻器的额定功率标注方法：有的是在图中直接标出该电阻器的功率数值，如1/4W，3W等；也有的用图1-2所示的不同功率电阻器的图形符号来表示。
图1-2 不同功率电阻器的图形符号
固定电阻器的类型最多，应用也最广泛，既有大功率的电阻器，又有各种小功率的电阻器。
6.怎样识别固定电阻器电路图形符号？
固定电阻器在电路图中的符号如图1-3（a）所示，长方块表示电阻器体，两边短线分别表示电阻器的两根引出线。固定电阻器的文字符号常用字母“R”表示。
各种固定电阻器的外形如图1-3（b）～（e）所示。
7.固定电阻器在电路中通常有怎样的作用？
电路中，电阻器主要用来控制电压和电流，即起降压、分压、限流、分流、隔离、匹配和信号幅度调节等作用。电阻器在电路中既可作为负载，又可组成分流器、分压器，当与电容进行配合时，还可起滤波作用。其最典型的应用是组成电阻器分压和分流电路。
8.怎样计算电阻器串联后的电阻值？
由于固定电阻器串联后，其总电阻值为各个分电阻器电阻值的总和。因此，可以将小电阻值的电阻器串联起来代用大电阻值的电阻器。例如图1-4（a）所示电路是以3只电阻器串联为例来说明电阻器的串联特性。若用3只电阻器R1～R3串联后来代替R，则此时R的电阻值为：
R=R1+R2+R3
图1-3 固定电阻器的外形及电路图形符号
9.怎样计算电阻器并联后的电阻值？
固定电阻并联后，其总电阻值会变小。因此，可以把大电阻值的电阻器并联起来获得小电阻值的电阻器。例如图1-4（b）所示是3只电阻器并联来代替1只电阻器，此时R的电阻值为：
R=R1·R2·R3 /（R2·R3+R1·R3+R1·R2）
图1-4 电阻器串联与并联电路示意图
如果并联的电阻器其值均相同，则此时R的值为：
可变电阻器是一种连续可调的电阻器，其滑动臂（动接点）的接触刷在电阻器体上滑动，可获得与可变电阻外加输入电压和可动臂转换成一定关系的电压输出。
10.怎样识别可变电阻器在电路中的图形符号？
（1）可变电阻器电路符号
可变电阻器又称为电位器，在电路图中不带开关的电路符号如图1-5（g）所示，带开关的电路符号如图1-5（h）所示。图中仍用长方块表示电阻器体，两端的短线表示电阻器体两端的引出焊片，带箭头的折线代表电阻器体上的滑动触点。带有开关的电位器符号的右面部分表示开关，中间虚线表示开关与电位器是受同一转轴控制的（音量控制采用带开关的电位器时，电路图中虚线往往不标出）。
图1-5 电位器的外形及电路符号
（2）可变电阻器电路文字符号
可变电阻器的外形如图1-5（a）～（f）所示。电位器在电路图中常用字母“RP”（旧标准用“W”）表示。
11.电位器是怎样分类的？
知道电位器的类型，对于合理选用它很有好处。
（1）根据电位器使用的材料分类
电位器根据其使用的材料分类，有如图1-5（b）所示的合成碳膜电位器和图1-5（a）所示的线绕电位器。
（2）根据电位器外形的大小分类
根据其外形的大小可分为如图1-5（c）～（f）所示的大、小和微型电位器。
（3）根据电位器电阻值分类
按电阻值变化规律分类，有线性（X）、指数（Z）和对数（D）电位器；
（4）根据电位器结构分类
按结构分类，有如图1-5（a）、（c）和（d）所示的旋转电位器和如图1-5（e）所示的直滑式电位器；还有一种如图1-5（f）所示的半可变电位器（即微调电位器）等。
12.常见电位器在结构上有怎样的典型特点？
电位器是一种电阻值可调的电阻器，对外有3个引出脚，其中有2个为固定端，另一个为滑动端（也称中心抽头端），改变滑动端的位置，可使其与固定端之间的电阻值发生改变。在电路中，常用电位器来调节电阻值或电位。
13.合成碳膜电位器在结构上有怎样的典型特点？
合成碳膜电位器（WTH型）是使用最多的一种，其电阻器体是用碳黑、石墨、石英粉及有机黏合剂等配制的混合物，涂在胶木板或玻璃纤维板上制成的。其特点是分辨率高，电阻值范围宽，但滑动噪声较大，耐热耐湿性不好，精度不高（±20%），体积较大，使用寿命短。由于其价格低，故广泛应用于一般电路中。
14.有机实芯电位器在结构上有怎样的典型特点？
有机实芯电位器（WS型）的电阻器体是用碳黑、石英粉、有机黏合剂等材料混合加热后，压在塑料基体上，再经加热聚合而成的。其分辨率高，耐磨性好，电阻值范围宽，可靠性高，体积小，寿命长；但耐压稍低，噪声较大，转动力矩大。主要应用于对可靠性和温度要求较高的电子仪器中。
15.线绕电位器在结构上有怎样的典型特点？
线绕电位器（WX型）的电阻体是由电阻丝绕在涂有绝缘材料的金属或非金属板上制成的，簧片在电阻丝上滑动。可制成误差仅为±0.1%的精密电位器和功率达100W以上的大功率电位器。
线绕电位器可分为单圈、多圈、多联结构；根据用途可制成普通型、精密型、微调型；电阻值变化规律有线性与非线性2种。这种电位器耐压好，精度高，噪声小，但电阻值范围较小（一般为几W至几十kW）。
热敏电阻器是电阻值随温度变化而显著变化的敏感元件。电阻值随温度升高而减小的称为负温度系数热敏电阻器，用英文缩写NTC表示。电阻值随温度升高而增加的称为正温度系数热敏电阻器，用PTC表示。
16.怎样识别热敏电阻器在电路中的符号？
热敏电阻器在电路中用文字符号“RT”或“R”表示，其电路图形符号如图1-6所示。
图1-6 热敏电阻器的电路图形符号
17.热敏电阻器按形状结构分类有哪几种？各有怎样的特点？
热敏电阻器按形状结构分类，可以分为如图1-7所示的几种。
图1-7 几种热敏电阻器外形示意图
（1）片状热敏电阻器
片状热敏电阻器，包括圆片和方片，厚度为1.5～2.5Mm。
（2）垫圈式热敏电阻器
垫圈式热敏电阻器的电阻器体的直径为φ6～30Mm，厚度在1～10Mm，中央开小孔成垫圈状。
（3）杆状热敏电阻器
杆状热敏电阻器分为非密封、一般密封与真空密封3种。
（4）珠状热敏电阻
珠状热敏电阻器的电阻器体为f0.5Mm左右，把f0.03Mm的铂丝用做内引线，把f0.04Mm的镀镁丝用做引出线，电阻器体封于玻璃管中。
（5）其他形状结构热敏电阻器
除了以上形状结构外，还有管状、线状、薄膜、厚膜及其他特殊形状的热敏电阻器。
18.热敏电阻器按电阻值变化特性分类有哪几种？各有怎样的特点？
热敏电阻器按电阻值变化的特性分类，可分为以下几类。
（1）直热式热敏电阻器
直热式热敏电阻器的电阻值的变化是由本身所通过的电流或周围环境温度变化，以及两者都变化的热影响引起的。
（2）旁热式热敏电阻器
旁热式热敏电阻器的电阻值的变化是由电阻器体本身专用的加热丝热量的变化引起的。
19.热敏电阻器按工作温度范围分类有哪几种？各有怎样的特点？
热敏电阻器按工作温度范围分类，可分为以下几种。
（1）常温（-60～300℃）热敏电阻器
常温（-60～300℃）热敏电阻器包括负温度系数热敏电阻器与正温度系数热敏电阻器（按电阻器温度系数的大小分类，正温度系数热敏电阻器又可分为开关型和补偿型正温度系数热敏电阻器）、临界温度热敏电阻器（可用做高灵敏度调节器和温度开关等）、薄膜型热敏电阻器（可用做流量测量、红外探测和微波功率测量）、厚膜型热敏电阻器（可用做红外探测）。
（2）低温（-80～193℃）热敏电阻器
低温（-80～193℃）热敏电阻器有氧化物陶瓷、玻璃碳、硅等品种，可用做低温测量时使用。
（3）高温（300℃以上）热敏电阻器
高温（300℃以上）热敏电阻器具有稳定性高和耐腐蚀等特点，广泛应用于汽车发动机排气温度的检测，各种飞行器的高温检测系统及家用电器、复印机、工业设备等的温度测量与控制。
20.光敏电阻器是一种怎样的元器件？怎样识别光敏电阻器的电路图形符号？
光敏电阻器能够将光信号直接转换为电信号，也是一种特殊类敏感电阻器。
光敏电阻器属有源器件，工作时必须加电源。它是一种对光敏感的元件，其电阻值会随外界光照的强弱（明暗）变化而改变。
光敏电阻器在电路中用R或RG、RL表示。图1-8所示是其电路图形符号。
图1-8 光敏电阻器的电路图形符号
21.光敏电阻器有怎样的特性？它是怎样分类的？
（1）光敏电阻的特性
光敏电阻器是采用硅、锗、硒化镉、硒化铅、硫化铅、硫化锌或锑化铟等材料制成的。它的工作区在一个很薄的光敏层上（也称为光导层，如图1-9所示）。光敏层具有电阻器特性，两端用金属电极引出。
图1-9 带金属外壳的光敏电阻器内部结构
当没有光照时，光敏电阻器的电阻值较大。一旦光线照射到光敏层上，半导体材料中的载流子将迅速增加，电阻值下降。光照越强，电阻值越小。
（2）光敏电阻器的结构
光敏电阻器有2种结构：一种带有金属外壳，顶部有玻璃窗口，如图1-10（a）所示；另一种不带金属外壳，如图1-10（b）所示。
图1-10 光敏电阻器的两种结构示意图
（3）光敏电阻器的类型
光敏电阻器在制造中如果使用不同的材料或掺入不同的杂质，可以使光敏电阻器具有不同的光谱特性，从而得到可见光光敏电阻器、红外光光敏电阻器、紫外光光敏电阻器等不同类型的光敏电阻器。
22.光敏电阻器有怎样的光谱特性和照度特性？
光敏电阻器的特性参数较多，与选择和应用有关的特性参数如下。
（1）光谱特性
光敏电阻器的光谱特性曲线如图1-11所示，其波长范围在400～800nm之间。根据光敏电阻器中掺杂的原子不同及掺杂浓度不同，其峰值波长有所不同，通常在520～720nm之间变化。
图1-11 光敏电阻器的光谱特性曲线
（2）照度特性
光敏电阻器的照度特性是指当在光敏电阻器上施加一定电压时，光敏电阻器的光电流或光电阻器与照度之间的关系。图1-12所示是典型的硫化镉光敏电阻器的光照特性曲线。
图1-12 典型的硫化镉光敏电阻器的光照特性曲线
23.光敏电阻器有怎样的特性参数？
（1）响应时间
光敏电阻器的响应时间约为10-3～10-2s，与其他光敏元件相比，其响应时间是最慢的，故仅适用于在低频条件下工作。
（2）温度特性
光敏电阻器的温度特性与原料的配方、杂质的含量及工艺有关。一般照度大于10lx时，其温度系数为正。照度越大，温度系数也越大。
（3）亮电阻值与暗电阻值
光敏电阻受光照时的电阻值称为光（亮）电阻值，没有光照时的电阻值称为暗电阻值。暗电阻值一般为0.5～200MW；亮电阻值一般为0.5～20kW。
（4）最高工作电压
最高工作电压是指光敏电阻器在额定功率下所允许承受的最高电压。
（5）亮电流
亮电流是指光敏电阻器在规定的外加电压下受到光照时所通过的电流。
（6）暗电流
暗电流是指在无光照射时，光敏电阻器在规定的外加电压下通过的电流。
（7）时间常数
时间常数是指光敏电阻器从光照跃变开始到稳定亮电阻值的63%时所需的时间。
（8）灵敏度
灵敏度是指光敏电阻器在有光照射和无光照射时电阻值的相对变化。
24.怎样识别湿敏电阻器的电路图形符号？
湿敏电阻器是一种对环境湿度敏感的元件。它的电阻值会随着环境的相对湿度的变化而变化。
湿敏电阻器在电路上的文字符号用字母R或RS表示，在电路中的图形符号如图1-13所示。
图1-13 湿敏电阻器的电路图形符号
25.湿敏电阻器在结构上有怎样的特点？
湿敏电阻器是利用某些介质对湿度比较敏感的特性制成的。湿敏电阻器主要由感湿层、电极和具有一定机械程度的绝缘基片组成。它的感温特性随着使用材料的不同而有差别，有的湿敏电阻器还具有防尘外壳。
（1）感湿层
感湿层为微孔型结构，具有电解质特性。根据感湿层使用的材料配方不同，可以分为正电阻器湿度特性（即湿度增大时，电阻值也增大）和负电阻器湿度特性（即湿度增大时，电阻值减小）。
（2）基体
基体多采用聚碳酸酯板、氧化铝、电子陶瓷等不吸水、耐高温的材料制成。
26.湿敏电阻器是怎样进行工作的？
湿敏电阻器的工作原理主要是物理吸附和化学吸附，感湿层为微孔型结构，极易吸附空气中的水分子。当感湿层的水分子含量增多时，引起电极间电导率上升；同时，湿敏元件的感湿层具有电解质特性，其正离子吸附空气中水分子的羟基（OH），在外加电压的作用下，产生载流子移动，也使电导率上升。
上述现象的变化是可逆的，即当空气中水蒸气含量减小时，感湿层又会释放羟基（OH），引起电导率降低。为了不使感湿层因极化而降低感湿灵敏度，使用时应采用脉冲或交流电压驱动方式。
27.怎样识别磁敏电阻器的电路图形符号？
磁敏电阻器简称磁敏电阻或磁控电阻，是一种对磁场敏感的半导体元件，用于将磁感应信号转换为电信号。
磁敏电阻器在电路中用字母“RM”或“R”表示，在电路中的图形符号如图1-14所示。
图1-14 磁敏电阻器的电路图形符号
28.磁敏电阻器的外形结构有怎样的特点？
磁敏电阻器是一种磁电转换器件，它是利用具有磁阻效应的电阻材料制成的。磁敏电阻器做成片状，长宽尺寸只有几个毫米，为了提高灵敏度，电阻器体通常做成弯弯曲曲的形状，并通过光刻等方法形成栅状的短路条。磁敏电阻器在结构上有两端型和三端差分型之分。
29.磁敏电阻器是怎样进行工作的？
磁敏电阻器常用InSb（锑化铟）材料加工而成。半导体材料的磁阻效应包括物理磁阻效应和几何磁阻效应两方面。
（1）物理磁阻效应
物理磁阻效应又称为磁电阻率效应。在一个长方形半导体InSb片中，沿长度方向有电流通过时，若在垂直于电流片的宽度方向施加一个磁场，半导体InSb片长度方向上就会发生电阻率增大现象。这种现象就称为物理磁阻效应。
（2）几何磁阻效应
几何磁阻效应是指半导体材料的磁阻效应，是一种与半导体片几何形状有关的物理量。实验表明，当半导体片的长度大于宽度时，磁阻效应并不显著；反之，当长度小于宽度时，磁阻效应就很明显。
磁敏电阻器在弱磁场时，磁阻比与磁感应强度的平方成正比；在强磁场时，磁阻比与磁感应强度成正比。这种关系可用图1-15所示的电阻值与磁感应强度关系曲线来表示。在该图线中，RB/RO为磁阻比，B为磁感应强度。不难看出，磁阻比随磁感应强度的变化具有对称性。
图1-15 磁敏电阻器的电阻值与磁感应强度关系曲线
30.怎样识别气敏电阻器的电路文字符号与电路图形符号？
气敏电阻器又称为气敏电阻传感器，简称为气敏电阻，是一种气敏元件，也有人称其为“电子鼻”。它的电阻值随被检测气体的浓度（成分）而变化，能将被测气体的浓度（成分）信号转变成相应的电信号。
气敏电阻器的种类较多，无论何种用途的气敏电阻器，其外形及引脚排列是一样的，其在电路中用字母“R”或“RQ”表示。图1-16所示是气敏电阻器的电路图形符号。在该图中，f-f为加热电极，也称为灯丝；A、B为两个信号电极或称测量极。使用时，常将A、B短接起来。气敏电阻器的电阻值指的是加热电极和信号电极之间的电阻值。
图1-16 气敏电阻器的电路图形符号
31.气敏电阻器是怎样分类的？在结构上有怎样的特点？
（1）气敏电阻器的类型
气敏电阻器分为N型、P型和结型三种，N型气敏电阻器用氧化铟、氧化锌、氧化锡等材料做成，在检测可燃气体的浓度时，其电阻值随气体浓度的增大而减小；P型气敏电阻器采用氧化镍、三氧化二铬等材料制成，在检测气体浓度时，其电阻值随气体浓度的增大而增大。结型气敏电阻器的材料类似结型场效应晶体管的材料，检测气体浓度时，其电阻值随着材料的掺杂程度的不同而增大或减小。
（2）气敏电阻器的结构
常见的气敏电阻器，其管芯通常采用绕结型。目前，国产气敏元件的加热方式有两种：
①直热式：直热式气敏电阻器的加热丝f-f与测量极导线A-B（也绕成灯丝状）一同绕结在管芯内。
②旁热式：旁热式气敏电阻器的管芯用陶瓷管作基底，在陶瓷管内部穿入一根加热丝，在陶瓷管表面配置测量极和半导体气敏材料，经高温烧结而成。
32.气敏电阻器是怎样进行工作的？
（1）气敏电阻器的材料
气敏电阻器是用某些非化学配比的金属氧化物半导体材料制成的。这类材料在一定的工作温度下，由于表面吸附某种气体分子发生氧化-还原反应而引起其电阻率发生变化。
（2）工作基理
具体地说，这类半导体在200～400℃下，由于表面吸附空气中的氧形成氧的负离子，使半导体导带中的电子密度减少，静态电阻值升高到105Ω左右。这时，如果遇到能够供给电子的可燃性气体，如氢、一氧化碳、煤气、天然气、液化石油气、烷类气体、烯类气体、氨类蒸气、酒精蒸气、汽油、煤油的蒸气等，原来吸附的氧又将脱附，放出电子还原，可燃性气体以下离子状态吸附在半导体表面，也放出电子，这就使半导体中带的电子密度增大，电阻值下降，其电阻值下降的程度随环境中气体成分的浓度不同而不一样。
用这种气敏电阻器对可燃性气体进行检测、检漏、监控时，具有灵敏度高、稳定性好、响应和恢复时间短、电阻值变化大等特点。