电子工艺第01章-电阻3

1.5.4电位器的分类1．按电刷接触分类电位器可分为接触式电位器和非接触式电位器。2．按结构特征分类电位器可分为单联电位器、带开关电位器、锁紧式电位器、抽头式电位器、多联电位器。带开关电位器是备有开关的电位器，开关形式有推拉式、按键式、正开关式、反开关式等。锁紧式电位器是调节机构经调定后，可以用锁紧装置加以固定的电位器。抽头式电位器是指电阻体上有中间抽头引出端的电位器。2．按结构特征分类多联电位器是指由两个或两个以上单联电位器组成的电位器组件，分为同步多联电位器和异步多联电位器两种。同步多联电位器是指用同一调节轴（或滑动柄）对各联电位器作同步调节的多联电位器。异步多联电位器是指用各自的调节轴（或滑动柄）对各联电位器作独立调节的多联电位器。3．按调节方式分类电位器可分为直滑式电位器和旋转式电位器两种。直滑式电位器是用滑柄使电刷作直线运动的电位器。旋转式电位器是用转轴使电刷做旋转运动的电位器。它可分为单圈电位器、多圈电位器和螺旋电位器。单圈电位器是指旋转角度小于360°的旋转电位器；多圈电位器是指旋转角度大于360°，一般为（2~40）×360°的电位器。螺旋电位器是多圈电位器的电阻体制成螺旋形状的电位器。4．按材料分类电位器可分为合金型、合成型、薄膜型、光电型和磁敏型五类电位器。合金型电位器包括线绕电位器（WX）和块金属膜电位器。合成型电位器包括合成实芯电位器（WS）、合成碳膜电位器（WH）、合成玻璃釉电位器（WI）、导电塑料电位器等。薄膜型电位器包括金属膜电位器（WJ）、金属氧化膜电位器（WY）、碳膜电位器（WT）等。光电型电位器包括电阻型光电电位器和结型光电电位器。磁敏型电位器包括一般磁敏电位器和磁敏二极管电位器。

5．按阻值变化规律分类电位器可分为线性电位器和非线性电位器两种。线性电位器（X式）是指输出比Uc/Ur与行程比θ/H（θ为转角，H为总转角）成直线关系的电位器，即其阻值变化与转角成直线关系，电阻体上导电物质的分布是均匀的，故单位长度的阻值相等，每单位面积能承受的功率也相等，适用于要求调节均匀的场合。非线性电位器是指输出比与行程比不成线性关系的电位器。它包括指数式电位器（Z式）、对数式电位器（D式）和其它函数形式的电位器。

指数式电位器是开始转动时，阻值变化较小，而在转角接近最大转角一端时，阻值的变化则比较陡。这种电位器单位面积允许承受功率不同，阻值较小一端，承受功率较大，适用于音量控制电路。对数式电位器是开始旋转时，阻值变化很大，而在转角接近最大转角一端时，比较缓慢。这种电位器适用于要求与指数式相反的电路中，如音调控制电路。

Uc/Urθ/HDXZ6．按用途分类电位器可分为精密电位器、普通电位器、功率电位器、微调电位器、高频电位器、高压电位器、耐热电位器、快速电位器等。1.5.5不同电位器的特点一、合金型电位器1．线绕电位器（型号WX）线绕电位器按用途可分为普通线绕电位器、精密线绕电位器、功率线绕电位器和微调线绕电位器。按照阻值变化规律可分为线性和非线性两种。按照结构可分为单圈、多圈、多联等几种。线绕电位器具有接触电阻低、噪声小、功率大、精度高、耐热性强、稳定性好、温度系数小。缺点是分辨力低，阻值偏低，高阻时电阻线很细，易断；绕组具有分布电容和分布电感，不宜用于高频。适用于高温、大功率以及精密调节电路，精密线绕电位器的精度可达0.1％，大功率电位器的功率可达100W以上。2．块金属膜电位器块金属膜电位器一般为微调电位器，它综合了线绕和非线绕电位器的最佳性能。a．温度系数小于10×10-6/℃，最大也只有20×10-6/℃。b．可制成标称阻值很小的电位器，阻值范围2Ω~5kΩ。c．没有电流噪声和非线性。d．滑动噪声很小，等效噪声电阻小于等于20Ω，甚至小于10Ω。e．稳定性好，分辨力高。f．没有分布参数，可用于高频场合。

二、合成型电位器1．合成型碳膜电位器（型号WH）特点a．由于其阻值连续可调，因此，它的分辨力很高，理论上为无穷大。b．阻值范围宽，约为100Ω~4.7MΩ。c．易制成符合需要的阻值变化特性。d．功率一般低于2W，有0.125W、0.5W、1W、2W等，若作到3W，体积显得很大。e．精度较差，一般为±20％。f．对于低于100Ω的电位器，比较难于制造。g．由于粘合剂是有机物，耐热和耐潮性较差，寿命低。2．合成实芯电位器（型号WS）结构简单，体积小，寿命长，可靠性好，耐热性好。阻值范围在47Ω~4.7MΩ之间，功率多在0.25~2W之间，精度有±5％、±10％、±20％几种。缺点是噪声大，起动力矩大。这种电位器多用于对可靠性要求较高的电子仪器中。起轴端尺寸与形状有多种规格，有带锁紧和不带锁紧两种，如W23、W512等。3．导电塑料电位器线性精度高，可做到±0.1％，转动力矩小，分辨力高，可在1mm行程上，分辨出1000个点，平滑性好，耐磨性好，寿命可达500万次，接触可靠，滑动噪声小，阻值范围宽（200Ω~300kΩ），工作温度范围为-55℃~+125℃，但耐潮湿性差。适用于遥控设备、伺服控制器和一般测量仪表中作机电转换元件。4．金属玻璃釉电位器（型号WI）以钯—银玻璃釉电位器为例。a．阻值范围：几十欧到几兆欧，微调电位器为10Ω到2兆欧，可通过调节导电相比例调整烧结工艺，自由调整阻值，宜作高阻电位器。b．耐热性：由于金属玻璃釉是在高温下烧结而成，所有材料均为耐氧化、耐高温的无机材料，故耐热性好。c．电阻温度系数：比碳膜电位器小，但比线绕和金属膜的大，一般为200×10-6/℃。d．耐磨性：金属玻璃釉很坚硬，不易磨损，旋转寿命特别长。e．耐潮性好，可靠性高，分布参数小，适用于射频范围。f．接触电阻较大，一般为总阻值的3％，大于20Ω，比金属膜高一个数量级。g．电流噪声大，不宜用于要求增益高、噪声低的输入回路。三、薄膜型电位器1．金属膜电位器（型号WJ）耐高温，分辨力强，温度系数大，噪声小，分布参数影响小，高频特性好，适用于直流~100MHz的高频电路中。缺点是耐磨性差，阻值范围窄，一般为10Ω~100kΩ以内。2．氮化钽膜电位器a．阻值范围偏低，约在100Ω~10kΩ之间。b．温度系数小，小于100×10-6/℃，最小可达±25×10-6/℃。c．氮化钽膜属精密电阻膜，稳定性很好，在常温常湿下放置1000小时后，1千欧的阻值变化率在0.05％以下。

d．滑动噪声较小，对1千欧的电位器，动噪声不超过4.5mV，比碳膜和金属玻璃釉电位器均小。e．高频特性好，从直流到80MHz阻值几乎不变。f．耐磨寿命较长，可靠性较高。3．金属氧化膜电位器（型号WY）a．工作温度较高，可在150℃以上的温度下正常工作b．电阻温度系数小，可达50~150×10-6/℃。c．工作频率较高。d．分辨力较好，摩擦力矩小，体积小，结构工艺简单，价格较低。e．阻值范围窄，接触电阻大，耐磨性差。

四、光电电位器光电电位器是由基体、电阻带、光导电层、集流电极及光源等组成，属于非接触式电位器。一般分为电阻型光电电位器和结型光电电位器。电阻型光敏电位器的优点是：转动摩擦力矩小，没有因触点运动所引起的摩擦噪声，分辨率高，可靠性好，寿命长。光敏电位器的不足之处是：阻值范围不大，温度系数较大。电阻型光电电位器的温度系数为0.001~0.01/℃（环境温度在-20℃~+70℃内）。四、光电电位器结型光电电位器同电阻型光电电位器相比，具有以下优点：（1）通过光刻控制条型区的宽度，可得到需要的输出特性精度，并可制成多种形状，以适应光源的要求。（2）制造成本低，工艺成熟，成品率高。（3）响应时间短，可达到微秒级。（4）采用不同的半导体可以使用不同波长的光。

五、磁敏电位器磁敏电位器是利用磁电阻效应而制成，它是利用磁敏电阻通过改变磁场强度来改变输出参量的电位器。磁敏电阻元件的阻值随穿过它的磁通量的增大而增大。用来作为磁敏电阻材料的是单晶半导体，为了增强磁阻效应，可在半导体材料表面沉积许多彼此平行、与外加电磁场垂直的金属电极，称为短路条。短路条的作用是在没有磁场时，电流因洛仑兹力而发生偏转，延长了电流的路径，增加了电位器的高阻，提高了电位器的灵敏度。一般磁敏电位器是由两个磁敏电阻串联组成。为了增大阻值和提高灵敏度，可把多个磁敏电阻串联起来，排成圆环形或圆弧形，磁铁制成扇形，可以沿磁敏电阻作旋转运动。圆环形磁敏电位器有两个输入端，两个输出段，称为差动式电位器。磁敏电位器的优点是转动摩擦力矩小，没有因触点运动所引起的摩擦噪声，分辨率高，可靠性好，寿命长。磁敏电位器的缺点是阻值范围不大，温度系数较大。1.5.6电位器的选用一、各类电位器性能比较表性能线绕块金属膜合成实芯合成碳膜金属玻璃釉导电塑料金属膜阻值范围4.7~5.6kΩ2~5kΩ100~4.7MΩ470~4.7MΩ100~100MΩ50~100MΩ100~100kΩ线性精度>±0.1%

>±0.2%<±10%>±0.05%

额定功率0.5~100W0.5W0.25~2W0.25~2W0.25~2W0.5~2W

分辨力中~良极优良优优极优优滑动噪声

中低~中中低中零位电阻低低中中中中中耐潮性良良差差优差优耐磨寿命良良优良优优良负荷寿命优良优良良良优良良优二、电位器的合理选用电位器的种类很多，同一品种的电位器又有很多不同规格型号的产品，所以电位器的选用比较复杂。合理选用电位器不仅要从多方面考虑，以满足电路的要求，而且还要尽量降低成本。1．选用电位器的基本方法当用作分压器时，调节电位器的转轴或滑柄，在输出端应得到连续变化的输出电压。当作为变阻器时，在电位器行程范围内可得到一个平滑连续变化的阻值。当作为电流调节元件时，电位器就成为电流控制器，其中一个选定的电流输出端必须是滑动触点引出端。因此，选择电位器要根据使用，同时还要满足电子设备对电位器的性能及主要参数的要求。（1）根据使用要求选用电位器（2）根据电路对参数的要求选用电位器（3）直线式、对数式、指数式和开关电位器的选用（4）根据电路的功率及工作频率选用2．电位器的质量判别与正确使用（1）使用电位器前要对电位器进行检查（2）使用中要注意对电位器的调整（3）电位器必须在其额定值范围内使用（4）电位器的安装（5）电位器的代换1.6电阻和电位器的测量1.6.1万用表测量电阻在测量过程中，需注意，只要换档，就必须重新进行调零，否则，将产生较大的测量误差。同时，应注意拿电阻的手不要触碰在电阻的两根引出端上，以免手指电阻与被测电阻相并联，影响测量精度。

3.半压法测量电阻如图为半压法测量电阻的原理框图。为了提高测量精度，R采用标准电阻箱。调节R，使直流电压表的指示值为E/2。此时，被测电阻Rx等于标准可调电阻R的读数。

直流电压表

RRxE4.计数法测量电阻

Ω/V转换器A/D转换器计数显示采样保持计数器D/A_+in＆out_+URRx被测电阻5.电桥法测量电阻电桥法测量电阻以惠斯登电桥最为著名，如图所示。四个桥臂均由电阻组成，其中R2为标准可调电阻。调节RA，使检流计G指零，即电桥平衡。当电桥平衡时：

GRXR3R4R2ER1.6.2电位器的测量1、万用表测量电位器普通电位器对外有三个引出端，固定端1、3，滑动端2。固定端1、3两端的电阻值就是电位器的标称阻值。在慢慢旋转轴柄的过程中，转轴应该旋转灵活，松紧适当，听不到咝咝的机械声。在用万用表测量滑动端与固定端的阻