03 碳合成电阻

碳合成电阻主要是由碳粉末和粘合剂一起烧结成圆柱型的电阻体，其中碳粉末的浓度决定了电阻值的大小，在两端加镀锡铜引线，最后封装成型。

碳合成电阻工艺简单，原材料也容易获得，所以价格最便宜。

但是碳合成电阻的性能不太好，容差比较大(也就是做不了精密电阻)，温度特性不好，通常噪声比较大。

碳合成电阻耐压性能较好，由于内部是可以看作是碳棒，基本不会被击穿导致被烧毁。

04 碳膜电阻

碳膜电阻主要是在陶瓷棒上形成一层碳混合物膜，例如直接涂一层，碳膜的厚度和其中碳浓度可以控制电阻的大小。

为了更加精确的控制电阻，可以在碳膜上加工出螺旋沟槽，螺旋越多电阻越大，最后加金属引线，树脂封装成型。

碳膜电阻的工艺更加复杂一点，可以做精密电阻，但由于碳质的原因，还是温度特性不太好。

05 金属膜电阻

与碳膜电阻结构类似，金属膜电阻主要是利用真空沉积技术在陶瓷棒上形成一层镍铬合金镀膜，然后在镀膜上加工出螺旋沟槽来精确控制电阻。

金属膜电阻可以说是性能好精度高，可以做E192系列，然后温度特性也好，噪声低，更加稳定。

06 金属氧化物膜电阻

与金属膜电阻结构类似，金属氧化物膜主要是在陶瓷棒形成一层锡氧化物膜，为了增加电阻，可以在锡氧化物膜上加一层锑氧化物膜，然后在氧化物膜上加工出螺旋沟槽来精确控制电阻。金属氧化物膜电阻最大的优势就是耐高温。

2.1.2 片状电阻

01 金属箔电阻

金属箔电阻是通过真空熔炼形成镍铬合金，然后，通过滚碾的方式制作成金属箔，再将金属箔黏合在氧化铝陶瓷基底上，再通过光刻工艺来控制金属箔的形状，从而控制电阻。金属箔电阻是目前性能可以控制到最好的电阻。

02 厚膜电阻

厚膜电阻采用的丝网印刷法，就是再陶瓷基底上贴一层钯化银电极，然后在电极之间印刷一层二氧化钌作为电阻体，厚膜电阻的电阻膜通常比较厚，大约100微米，具体工艺流程如下图所示。

厚膜电阻是目前应用最多的电阻，价格便宜，容差有5%和1%，绝大多数产品中使用的都是5%和1%的片状厚膜电阻。

03 薄膜电阻

薄膜电阻就是在氧化铝陶瓷基底上，通过真空沉积形成镍化铬薄膜，通常只有0.1um厚，只有厚膜电阻的千分之一，然后通过光刻工艺将薄膜蚀刻成一定的形状。

2.2 可变电阻

可变电阻就是电阻值可以变化，可以有两种：一是可以手动调整阻值的电阻；另一种就是电阻值可以根据其他物理条件而变化。

2.2.1 可调电阻

还记得上中学的时候，我们应该都使用过滑动变阻器做过实验，动一动滑动变阻器，小灯泡可以变亮或变暗，滑动变阻器就是可调电阻，原理都是一样的。

可调电阻，通常分成了三种：

电位器/分压器

电位器或分压计，这是一种三端口器件。电位器被中间抽头分成两个电阻，通过中间抽头可以改变两个电阻的阻值，就可以改变分得的电压。

变阻器

其实就是电位器，唯一的区别就是变阻器只需要用到两个端口，纯粹一个可以精确调整阻值的电阻。

微调器

其实也是电位器，只不过不需要经常调整，例如设备出厂的时候调整一下即可，通常需要用螺丝刀等特殊工具才能调整。

2.2.2 敏感电阻

敏感电阻是一类敏感元件，这类电阻大都对某种物理条件特别敏感，该物理条件一变化，电阻值就会随着变化，通常可以用作传感器，例如光敏电阻、湿敏电阻、磁敏电阻等等，在电路设计应用比较多的应该是热敏电阻和压敏电阻，常用作保护器件。

01 热敏电阻

PTC就是正温度系数电阻，通常，有两种：一种是陶瓷材料，叫CPTC，适用于高电压大电流场合；另一种是高分子聚合物材料，叫PPTC，适用于低电压小电流场合。

陶瓷PTC，其电阻材料是一种多晶体陶瓷，是碳酸钡、二氧化钛等多种材料的混合物烧结而成。

PTC温度系数具有很强的非线性，当温度超过一定阈值时电阻会变得很大，相当于断路，从而可以起到短路和过流保护的作用。

同时还有负温度系数电阻，即NTC就不详细介绍了。

02 压敏电阻

压敏电阻，通常都是金属氧化物可变电阻，其电阻材料是氧化锌颗粒和陶瓷颗粒混合后一起烧结成型。

MOV的特性就是当电压超过一定阈值的时候，电阻迅速下降，可以通过大电流，因此可以用于浪涌防护和过压保护。

将氧化锌陶瓷采用和MLCC类似的工艺制作成多层型压敏电阻，即MLV，MLV封装较小，通常是片状的，额定电压和通流能力都比MOV小很多，适用于低压直流场合。

03 电阻的应用与选型

电阻的厂商主要有国巨、松下、罗姆、威世、还有国内的风华高科等等。

3.1 电阻的应用

基本上没有电路板会不用电阻，任何电路板上使用最多的器件就是电容和电阻，各种上下拉电阻，反馈电阻等等。

01 热效应

根据焦耳定律，电流流过电阻就会发热，电阻的热效应的应用也有很多，电热毯、电火桶、电水壶。

对于一些室外应用的电子设备，特别对于一些集成有高性能CPU的SOC，对工作温度要求很苛刻，大都只能满足商业级应用，大冬天在东北，零下三十多度，温度太低，很可能开不了机。

通常都会加一个大功率电阻做预加热功能，当温度上来后，设备启动了再关掉，之所有关掉，因为设备自己工作的功耗也会发热，可以保持温度。

作为硬件工程师，经常要跑到环境实验室去定位问题，为了复现一个高温问题，需要跑到环境实验室搭测试环境，关键温箱就那么几个，还要预约，经常要排队太麻烦了。

于是我就自己作了一个再简单不过的定位神器，就是给水泥电阻焊一个DC电源座子，然后插各种电源适配器，调整温度。

然后往某某芯片上放个几分钟，没有问题，再换一个，问题复现，问题聚焦到某个芯片上，在自己的工位上就完成高温问题的定位。

02 零欧姆电阻

零欧姆电阻也叫跳线电阻，在电路设计中，为了调试方便或者作兼容设计经常使用，例如在作预研设计时，为了调试时能测试芯片的每组电源的工作电流，通常需要用零欧姆电阻将电源分成多路。

使用零欧姆电阻时，最常遇到的问题就是功耗怎么算，如何判断选择的电阻是否满足要求？

此时，就需要从电阻的规格书中获取相关参数，从下图可以看出RC0402的零欧姆电阻，其电阻值不会超过50mΩ，额定电流不超过1A，由此就可以判断电阻是否满足设计要求，通常0402的零欧姆电阻都可以满足1A以下的电流要求。

03 限流

有些时候电路中需要一组几十毫安的电源，但是其电压在电路中其他地方都用不到，此时单独弄一组DCDC或者LDO都不太合适，因为电流太小，此时可以使用稳压管稳压电路。

04 分压

分压例如ADC采样电路，DCDC输出电压反馈，电平转换等等。

05 匹配电阻

对于高速信号，PCB走线需要考虑传输线模型，要保证阻抗匹配，防止信号反射会影响信号完整性。

阻抗匹配就是保证负载阻抗与传输线的特征阻抗相等以消除反射，最常用最简单的就是源端串联匹配，即在信号源端串联一个电阻，该电阻和源内阻之和等于传输线特征阻抗，这样即使负载端不匹配，信号反射回来会被源端信号，不会再次反射。

此外，还有各种非线性的灵敏电阻，可以用作传感器、保护电路等等。

3.2 电阻的选型

选型，简单的说，就是根据器件的规格书，提取关键参数，判断是否满足应用的要求。

3.2.1 固定值电阻

常见类型的电阻的主要参数的对比如下图所示，出货量最大的应该是厚膜电阻和金属膜电阻。

3.2.2 热敏电阻

PTC在电路中的主要作用和保险丝比较类似，就是过流保护，区别就是保险丝是一次性的，而PTC是可恢复的，而很多时候换保险丝是不可接受的，影响客户体验，PTC也属于安规器件，通常要求通过UL1439认证。

上图是PTC的阻抗温度特性，当过流的时候PTC发热，温度迅速上升，PTC的阻抗迅速变大，形成断路，断路后电流下降，发热减少，温度下降，PTC恢复低阻抗，因此，PTC非常适合短时过流。

01 保持电流

选用PTC的时候，首先要考虑设计工作电流，不能超过PTC保持电流，此时PTC可以保持低阻抗状态，PTC的保持电流会随着工作温度的升高而降低，因此，工作温度时需要考虑的重要因素。

02 动作电流

动作电流，即PTC进入高阻抗状态，断路保护的电流。

03 额定电压

即PTC能承受的最大电压，超过额定电压，PTC可能会被击穿短路，进而引起烧毁，因此，设计时要考虑各种情况下PTC的工作电压不能超过其额定电压。

当PTC断路保护的时候，会承受整个电源电压，PTC选型的时候，额定电压要大于电源电压，通常考虑降额到80%，即电源电压12V，要选择耐压15V以上的PTC。

在电源输入端口，需要考虑浪涌防护，此时要考虑最大的浪涌电流，乘以PTC的电阻，即PTC承受的浪涌电压，不能超过PTC额定电压。

04 额定电流

即在额定电压下，PTC能承受的最大短路电流，短路电流超过额定电流，PTC将会损坏。

05 直流电阻

PTC直流电阻的存在，会使PTC存在一定的直流压降，设计时要注意压降后的电源电压要满足要求。

和保险丝相比，PTC的额定电压和额定电流都小很多，而PTC的直流阻抗通常是保险丝的两部左右。

PTC保护的时候，实际是高电阻状态，因此会有毫安级的漏电流，而保险丝是熔断机制，切断电流通路，基本不存在漏电流。

3.2.3 压敏电阻

压敏电阻的特性与稳压二极管、TVS类似，都属于钳位型器件，主要用于防护电路瞬态过压，例如浪涌。