在近期，PCBA大講堂電子零件篇會(huì)每期為大家介紹一種電子零件，剖析它的構(gòu)造、運(yùn)作原理與應(yīng)用至專題的可能性，這期我們介紹的是電阻。電阻的主要功能在于限制電流強(qiáng)度，并藉此控制回路，將電流導(dǎo)引至某個(gè)零件，或者保護(hù)另外一個(gè)零件等等。和往常一樣，我們會(huì)首先介紹電阻的原理與功能：

 

電阻是最基礎(chǔ)的電子零件之一，它的功能在于阻礙電流并造成電壓下降，通常，電阻上有兩條電線，連接電阻本體的兩端或兩側(cè)，電阻本體通常是由導(dǎo)電性相對較低的材質(zhì)構(gòu)成，電阻的單位是歐姆，以希臘字母Ω表示。

 

 

電路圖上，電阻表示法如上圖（左圖：傳統(tǒng)電路圖示；右圖：晚近歐系圖示），在歐系電路圖中，美系圖示有時(shí)會(huì)出現(xiàn)，反之亦然，字母K與M則分別表示千歐姆或百萬歐姆，這些字母代號(hào)在歐洲較常使用，但是，在美國也會(huì)出現(xiàn)，有時(shí)候，字母可以用來代替小數(shù)點(diǎn)的功能，舉例而言，4.7K電阻可以4k7表示，3.3M電阻可以3M3表示，依此類推。

 

電阻時(shí)常用來限制電容的充電速率、提供半導(dǎo)體(如雙極電晶體)適當(dāng)?shù)目刂齐妷?、保護(hù)LED或其他半導(dǎo)體零件避免電流過大、調(diào)整或限制音響線路的回傳頻率（搭配其他零件）、在數(shù)位邏輯線路中將輸入針腳的電壓向上或向下調(diào)整、或者控制線路中某處的電壓值，在最后這個(gè)應(yīng)用方式當(dāng)中，可以將兩個(gè)電阻依序排列作分壓器使用。

 

如果需要不同電阻的話，分壓計(jì)也可以作為電阻之用。

 

右圖是不同單位的電阻，由上往下電能消耗功率分別是3瓦特、1瓦特、0.5瓦特、0.25瓦特、0.25瓦特、0.25瓦特、0.125瓦特，誤差值則由上往下分別是正負(fù)5%、5%、5%、1%、1%、5%和1%，米黃色的電阻本體表示誤差值為5%、而藍(lán)色本體則通常表示誤差值為1%或2%；另外，藍(lán)色與暗褐色電阻內(nèi)含氧化金屬膜零件，而米黃色電阻與綠色電阻則內(nèi)含碳膜，電阻本體若是藍(lán)色或褐色，表示內(nèi)含氧化金屬膜；而若電阻本體是米黃色或綠色，則表示里面含有碳膜。

 

原理

在阻礙電流、降低電壓的過程當(dāng)中，電阻會(huì)吸收電能，然后以熱能的形式釋放，在現(xiàn)代多數(shù)的電路當(dāng)中，散失的熱能都低于一瓦特以下。

 

如果R表示電阻（單位為歐姆），I表示流過電阻的電流（單位為安培），V表示電阻造成的電位差（電阻連接兩端的電位差距），根據(jù)歐姆定律，三者的關(guān)系如下：

V = I * R

 

換句話說，一歐姆的電阻代表當(dāng)電位差為一伏特時(shí)，使得一安培的電流得以通過。

 

若W表示因電阻而散失的電能（單位為瓦特），則在直流電回路當(dāng)中：

W = V * I

 

將歐姆定律公式移項(xiàng)之后，我們可以使用電流與電阻來表示瓦特?cái)?shù)：

W = I^2 * R

 

當(dāng)然，我們也可使用電壓與電阻來表示瓦特?cái)?shù)：

W = V^2 / R

 

這些公式代換在您不知道電壓數(shù)或電流量時(shí)都可以用來求值。

 

在交流電的回路中，這幾個(gè)變數(shù)之間的關(guān)系也類似于此，只是電能的公式較為復(fù)雜一些。

 

各類電阻

?　軸型的電阻的外型是圓形本體兩端各伸出一條導(dǎo)線，而放射是電阻則較為少見，從電阻本體一端延伸出兩條平行導(dǎo)線。

?　精密電阻的定義通常是誤差值低于正負(fù)百分之一。

?　一般電阻穩(wěn)定性較差，數(shù)值也較不淮確。

?　功率電阻則通常會(huì)散失一到二瓦特以上的電能，尤其用于電源供應(yīng)器或電源放大器上，通常，這一類的電阻體積較大，而且可能需要散熱器或者風(fēng)扇。

?　線繞電阻用于零件需要承熱的情況中，通常，線繞電阻會(huì)有隔熱管或者平式／圓柱形本體，外面則纏有許多層保護(hù)用線圈，線圈材質(zhì)通常是鎳鉻合金（nichrome、Ni-chrome），外面包有一層塑膠漆，電路板溫度必須有所限制，因?yàn)殡娏魍ㄟ^線圈時(shí)產(chǎn)生的熱能可能會(huì)產(chǎn)生問題。但是，在日常電器用品如吹風(fēng)機(jī)、烤面包機(jī)、扇葉式暖爐當(dāng)中，鎳鉻合金零件通常是用來產(chǎn)生熱能的。此外，線繞電阻也用于3D成形機(jī)，用來將塑膠（或其他化合物）熔化并輸出成品。

?　厚膜電阻有時(shí)候會(huì)做成平整的方形，右圖就是一個(gè)例子，平面可發(fā)散十瓦特的電流，電阻值為1K。

?　表面貼裝型電阻通常包含一層電阻油墨，印在氧化鋁與陶瓷構(gòu)成的本體上，常見的尺寸為六公厘，也就是2512規(guī)格。每一個(gè)表面貼裝型電阻都有兩個(gè)鍍鎳的終端，上有焊鐵，連接線路板的時(shí)候會(huì)融化。此外，上表層通常會(huì)以黑色環(huán)狀樹脂包覆，來保護(hù)電阻本體。

 

數(shù)值編碼

傳統(tǒng)上，通孔軸型電阻會(huì)印上三條色碼來表示電阻值，前面兩條各自代表0到9之間的數(shù)字，第三條色碼則表示乘上十的幾次方（也就是后面加上幾個(gè)零，從零到九），此外，會(huì)有第四條銀色或金色色碼，分別代表百分之十與百分之五的誤差值，但這種形式已經(jīng)比較少見了。

 

目前，許多電阻上面會(huì)有五條色碼，這樣一來，表示中間值或者零碎數(shù)值比較方便，在這套系統(tǒng)當(dāng)中，前三條色碼代表數(shù)值（和先前提到的數(shù)值系統(tǒng)相同），第四條色碼表示十的若干次方，而在電阻另一端的第五條色碼則表示誤差值。在下面的圖表當(dāng)中，數(shù)字或十進(jìn)位值在上方以「光譜」的形式呈現(xiàn)，而誤差值（或精確度）則以下方銀色、金色和其他顏色來表示正負(fù)百分比。

 

在下圖當(dāng)中有兩個(gè)電阻色碼范例，上面的電阻值為1k，從左到右為棕色、黑色（分別表示1、0）色碼，接著是第三條紅色（表示后加兩個(gè)零），最后，金色條帶表示誤差值為百分之五。下面的電阻值則是1.05k，從左到右依序是棕色、黑色、綠色（分別表示1、0、5），后面則是第四條棕色色碼（表示后加一個(gè)零），最右邊的黑色色碼則表示誤差值為百分之一。

 

 

在很久以前，有時(shí)電阻會(huì)以本體－尖端－圓點(diǎn)系統(tǒng)編碼，在這套系統(tǒng)當(dāng)中，電阻本體顏色表示第一位數(shù)、尖端顏色表示第二位數(shù)，圓點(diǎn)則表示后面有幾個(gè)零，這套系統(tǒng)的數(shù)字光譜和先前提到的完全相同。

 

在所有的現(xiàn)代編碼系統(tǒng)當(dāng)中，三條或四條表示數(shù)值的色碼會(huì)緊密相連，與誤差值的色碼之間會(huì)有較大空隙，閱讀數(shù)值條碼的時(shí)候，三到四條的數(shù)值色碼應(yīng)該要在左側(cè)。然而令人困惑的是，某些電阻會(huì)使用前三條色碼表示數(shù)值，第四條色碼表示誤差值，另一頭的第五條色碼表示精確度，但是，這套系統(tǒng)相當(dāng)少見。此外，在某些特殊用途中，會(huì)使用其他編碼系統(tǒng)有，比如軍事裝備等等。

 

穿孔型碳模電阻通常本體是米黃色的，而穿孔型金屬膜模電阻本體則通常是藍(lán)色，但是，在某些稀少的特例中，藍(lán)色本體也可以表示保險(xiǎn)絲電阻（和保險(xiǎn)絲一樣，過載時(shí)會(huì)融化，避免危險(xiǎn)），而白色本體也可以表示不可燃電阻，遇到這些特例的時(shí)候需要加倍留意。

 

另外，有些現(xiàn)代的電阻值會(huì)直接以數(shù)字形式印在電阻本體上，表面貼裝型電阻數(shù)值也是直接以數(shù)字打印，但那是一套編碼系統(tǒng)，不能直接以數(shù)字來理解。最后一位數(shù)字表示電阻值后面有幾個(gè)零，接下來的兩到三個(gè)數(shù)字代表數(shù)值本身，字母R則用來表示小數(shù)點(diǎn)，因此，3R3的表面貼裝型電阻數(shù)值為3.3歐姆、330 則表示33歐姆，332 則表示3,300歐姆，上標(biāo)有2152的表面貼裝型電阻數(shù)值就是21,500歐姆。

 

有一種表面貼裝型電阻上面的數(shù)字為零，這表示他是零歐姆電阻，功能其實(shí)與跳線相同。這么做是為了方便使用，可以透過自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備組裝，它的功能非常單純，就是連接線路板上的零件。

 

如果電阻值印在電路圖上，復(fù)印品質(zhì)不好可能會(huì)造成小數(shù)點(diǎn)遺失、或者產(chǎn)生讓人誤解成小數(shù)點(diǎn)的污漬。歐洲系統(tǒng)為了解決這個(gè)問題，就使用字母來代替小數(shù)點(diǎn)，所以，5.6k電阻就印成5k6電阻，3.3M電阻則印為3M3，但是，這種標(biāo)示用法在美國并不多見。