电阻的定义_电阻的分类_电阻的作用

1.电阻的定义
电阻（Resistance，通常用“R”表示），是一个物理量，在物理学中表示导体对电流阻碍作用的大小。
导体的电阻越大，表示导体对电流的阻碍作用越大。不同的导体，电阻一般不同，电阻是导体本身的一种特性。电阻将会导致电子流通量的变化，电阻越小，电子流通量越大，反之亦然。而超导体则没有电阻。
电阻元件的电阻值大小一般与温度，材料，长度，还有横截面积有关，衡量电阻受温度影响大小的物理量是温度系数，其定义为温度每升高1℃时电阻值发生变化的百分数。
电阻的主要物理特征是变电能为热能，也可说它是一个耗能元件，电流经过它就产生内能。电阻在电路中通常起分压、分流的作用。对信号来说，交流与直流信号都可以通过电阻。
2.电阻的分类
1.按阻值特性:固定电阻、可调电阻、特种电阻(敏感电阻).
不能调节的,我们称之为固定电阻,而可以调节的,我们称之为可调电阻.常见的例如收音机音量调节的,主要应用于电压分配的,我们称之为电位器.
2.按制造材料:碳膜电阻、金属膜电阻、线绕电阻等.
3.按安装方式:插件电阻、贴片电阻.
3.电阻的作用
3.1分压作用
当一电阻和另一个元器件如灯泡在电路中处于串联时，流过电阻和灯泡的电流相同，而电阻和灯泡各自的电压之和等于电阻和灯泡作为整体时两端的总电压。此时，该电阻起到分压的作用。下图所示就是物理学中简单的分压电路图。

现实中有许多的经典应用，如下图所示的电能表的的分压采样电路。

REF参考电压来自于VDD的分压应用。

3.2分流/限流
当一电阻和另一元器件如灯泡在电路中处于并联时，电阻两端电压和灯泡两端电压相同，而流过电阻的电流与流过灯泡的电流之和等于流过电阻和灯泡的总电流。此时，该电阻起到分流的作用。
基本物理特性如下图：

指标LED灯的限流作用，保持LED亮度，这是硬功能的应用。

ESD设计中用到的限制ESD电流的电阻，常见于RESET电路中，这是EMC设计应用。

3.3阻抗匹配
阻抗匹配指的是在信号的传输过程中，为了得到最大功率输出的一种工作状态，而采用一些方法使得负载阻抗与激励源内部阻抗相互适配的过程。而其方法之一就是通过改变阻抗力来实现，在这种情况下，电阻起到的是它的阻抗匹配作用。另一篇引用文章里有更为详细的描述，本文中列两个基本匹配电路。
串联源端匹配的应用

并联匹配网络的应用

RC匹配网络的应用

3.4滤波
在电阻与电容串联组成的RC充放电电路中，利用RC之间的充电放电的无限循环，我们将电阻R起到的作用称为滤波作用。即属于配合作用，单纯意义上的电阻是不具有滤波作用的，注意当说起他的滤波作用时，一定是组合应用。
低通滤波器的应用

高通滤波器的应用

4.特殊电阻
4.1零欧姆电阻
在固定电阻中还有一类比较特殊的电阻，就是零欧姆电阻。他有一些常规的功能作用，
1,二次封装，在电路中没有任何功能，兼容设计用。
2,做跳线用，电路二选一作用，如果某段线路不用，直接不贴该电阻即可。
3,配置作用，在匹配电路参数不确定的时候，以0欧姆代替，实际调试的时候，确定参数，再以具体数值的元件代替。
4,测试用，想测某部分电路的耗电流的时候，可以去掉0ohm电阻，接上电流表，这样方便测耗电流。
5,在布线时,如果实在布不过去了,也可以加一个0欧的电阻
6,在高频信号下，充当桥接作用（参考《桥接》）
7,单点接地（指保护接地、工作接地、直流接地在设备上相互分开,各自成为独立系统。）
8,熔丝作用（功率保险丝）

4.2.可变电阻
可变电阻器也称电位器，指的是阻值可以变化的电阻，这种可变性决定了它存在的价值。例如在一些仪器仪表设备的模拟电路中，有时存在一些不确定的因素，这时就需要电位器的可变性来将其调节到最佳状态。还有一些设备的输出本身就是在不断变化的，这时也需要电位器来实现。
4.3.热敏电阻:
是一种对温度极为敏感的电阻器.分为正温度系数和负温度系数电阻器.选用时不仅要注意其额定功率、最大工作电压、标称阻值,更要注意最高工作温度和电阻温度系数等参数,并注意阻值变化方向.
4.4.光敏电阻:
阻值随着光线的强弱而发生变化的电阻器. 分为可见光光敏电阻、红外光光敏电阻、紫外光光敏电阻.选用时先确定电路的光谱特性.
4.5.压敏电阻:
是对电压变化很敏感的非线性电阻器.当电阻器上的电压在标称值内时,电阻器上的阻值呈无穷大状态,当电压略高于标称电压时,其阻值很快下降,使电阻器处于导通状态,当电压减小到标称电压以下时,其阻值又开始增加.
压敏电阻可分为无极性(对称型)和有极性(非对称型)压敏电阻.选用时,压敏电阻器的标称电压值应是加在压敏电阻器两端电压的2-2.5倍.另需注意压敏电阻的温度系数.
4.6.湿敏电阻:
是对湿度变化非常敏感的电阻器,能在各种湿度环境中使用.它是将湿度转换成电信号的换能器件.选用时应根据不同类型号的不同特点以及湿敏电阻器的精度、湿度系数、响应速度,湿度量程等进行选用.
注:电阻在低频的时候表现出来的主要特性是电阻特性,但在高频时,不仅表现出电阻特性,还表现出电抗特性的一面这在无线电方面(射频电路中尤其重要). 见欧姆定律。
5. 结束语
在早期的设计中，电阻是基于硬件的基本应用，而EMC设计人员更关心他的EMC场合的应用，比如ESD电流的限制，干扰电压的衰减损耗，平面之间的跨接。
在EMC设计中还有另一个重要的电阻概念，即ESR，等效串联电阻，寄生于电感与电容中。
理论上，一个完美的电容，自身不会产生任何能量损失，但是实际上，因为制造电容的材料有电阻，电容的绝缘介质有损耗，各种原因导致电容变得不“完美”。这个损耗在外部，表现为就像一个电阻跟电容串联在一起，所以就起了个名字叫做“等效串联电阻”。
比如，我们认为电容上面电压不能突变，当突然对电容施加一个电流，电容因为自身充电，电压会从0开始上升。但是有了ESR，电阻自身会产生一个压降，这就导致了电容器两端的电压会产生突变。无疑的，这会降低电容的滤波效果，所以很多高质量的电源一类的，都使用低ESR的电容器。
同样的，在振荡电路等场合，ESR也会引起电路在功能上发生变化，引起电路失效甚至损坏等严重后果。
所以在多数场合，低ESR的电容，往往比高ESR的有更好的表现。
不过事情也有例外，有些时候，这个ESR也被用来做一些有用的事情。
比如在稳压电路中，有一定ESR的电容，在负载发生瞬变的时候，会立即产生波动而引发反馈电路动作，这个快速的响应，以牺牲一定的瞬态性能为代价，获取了后续的快速调整能力，尤其是功率管的响应速度比较慢，并且电容器的体积/容量受到严格限制的时候。这种情况见于一些使用MOS管做调整管的三端稳压或者相似的电路中。这时候，太低的ESR反而会降低整体性能。
实际上，需要更低ESR的场合更多，而低ESR的大容量电容价格相对昂贵，所以很多开关电源采取的并联的策略，用多个ESR相对高的铝电解并联，形成一个低ESR的大容量电容。牺牲一定的PCB空间，换来器件成本的减少，很多时候都是划算的。
和ESR类似的另外一个概念是ESL，也就是等效串联电感。早期的卷制电容经常有很高的ESL，而且容量越大的电容，ESL一般也越大。ESL经常会成为ESR的一部分，并且ESL也会引发一些电路故障，比如串联谐振等。但是相对容量来说，ESL的比例太小，出现问题的几率很小，再加上电容制作工艺的进步，现在已经逐渐忽略ESL，而把ESR作为除容量之外的主要参考因素了。
总的来说，低ESR 是EMC设计的首选，特别是在高频设计中，个人依然建议选择这类低ESR材质的器件。同样基于高压大电流状态下，EMC设计时需要强烈关注，几个综合因素放在一起时，所产生的分压是很严重的，会增加后级电路的残压，所以ESR不要小视。