Technical article
A电阻器因负荷功率而发热。电阻器是非常小的电热器。因此,即使在使用温度范围内,如果施加100%的额定功率,也可能出现电阻器发热导致承载基板烧焦、或是焊接部分熔化、电阻体烧坏导致断线等问题。
为避免此类问题,对于使用温度范围高的电阻器,使用时需要逐渐减轻电阻器负荷的功率。
负荷减轻特性曲线表示温度与负荷功率减轻的关系。因为电阻器的散热状态因形状、材质而异,所以电阻器不同,负荷减轻特性曲线也各不相同。
在图4的矩形片式电阻器示例中,电阻器在环境温度低于70°C时,可以负荷的功率为额定功率的100%,温度升高后,负荷在155°C时降至0%(无负荷),或是在125°C时降至0%(无负荷),可以负荷的功率会随减轻特性曲线发生变化。另外,可负荷功率为额定功率的100%的最高环境温度,叫作额定环境温度。在图4中,额定环境温度为70°C。
A根据欧姆定律,在电阻器的电极间可以施加以下电压。
公式
E:额定电压(V)→ ①
P:额定功率(W)
R:公称电阻值(Ω)
但电阻值增大后,施加在电极间的电压会非常大。在电极间施加大电压,会出现电极间短路、电阻体因无法耐受电压而发生导电断开的现象。
因此,可以连续使用的最高电压是确定的。即最高使用电压(→ ②)。最高使用电压因电阻器的种类、大小而异。
另外,使额定电压与最高使用电压相等的电阻值,叫作临界电阻值(→ ③)。电阻值在临界电阻值以下时,可以施加计算求得的额定功率,在临界电阻值以上时,可以施加最高使用电压。
A电阻器的电阻值并非始终固定。电阻值会随温度发生变化。电阻温度系数(T.C.R.=Temperature Coefficient of Resistance)是指温度每变化1℃的电阻值变化的大小,用百万分率来表示。
T:试验温度(°C)
T0:基准温度(°C)
R:试验温度T(°C)时的电阻值(Ω)
R0:基准温度T0°C时的电阻值(Ω)
例如,25°C时的公称电阻值为100kΩ、电阻温度系数(T.C.R.)为100×10-6/K的电阻器,在使用温度范围-55°C~+155°C内,电阻值会在99.2kΩ~101.3kΩ之间发生变化。
电阻温度系数取决于电阻体的材质,一般来说,金属膜电阻体的电阻温度系数小。
另外,电阻温度系数(T.C.R.)并不表示电阻值相对于温度呈直线变化。
表3 不同电阻体材质的T.C.R.的差别 | |||
电阻体材质 | T.C.R.(×10-6/K) | ||
碳膜 | -1,300~+350 | ||
金属膜 | ±5~±200 | ||
金属釉膜 | ±50~±350 | ||
氧化金属膜 | ±200~±300 |
A以前学生时代,有些人可能曾经做过电解水的科学实验。实验内容是将白金电极置于加入了电解质的水中,通电后阳极产生氧气,阴极产生氢气。电阻器也会产生与之相似的现象。当含有湿气的空气和水分侵入电阻器涂层的内侧后,如果在这样的状态下继续使用电阻器,阳极侧不会生成氧气,但电阻体会转变成离子溶出。电阻体最终会消失,从而发生断线。
这一过程看上去就像是电阻体逐渐被电侵蚀,所以叫电蚀,电蚀引发的断线叫作电蚀断线。电阻值越高,电蚀断线越容易发生。这是因为电阻值高的电阻体皮膜薄,而且由细线图案构成,电阻体很快便会溶解。
电蚀主要发生于碳膜、金属膜。为了防止电蚀,可以采用在焊接后充分清洗电阻器去除电解质成分、对电阻器进行防湿密封等方法。如果其他特性满足要求,替换成金属釉膜等电阻体不易离子化的电阻器也是可行的办法。