【干货】谈谈电阻中，那些你不怎么关注的重要细节

大家好，我是轩哥！

今天想从YAGEO的RC系列电阻说起，谈一谈经验丰富的工程师对电阻的认识。

新入行的硬件工程师往往对电子元器件的参数知之甚少，有些同学即便能罗列出一些来，也只是死记硬背出来，对其因果由来都是一知半解的。

接下来我们从一个料号说起，具体谈一谈小小的一个表贴电阻，到底存在哪些我们设计中需要的知识，有哪些是我们不关心又非常重要的参数。

国巨电阻：RC0402JR-07100KL

【RC0402JR-07100KL 】 这是一个国巨品牌的RC系列中的100K的电阻，我的这个简单的中文描述中涉及了三个知识点：电阻的品牌，电阻的系列，电阻的阻值。

大部分新入行的电子工程师，往往只关注了电阻的阻值，因为这是原理图设计中最关键的一个参数，我们在设计中经常信手拈来的电阻选型首先考虑的就是阻值。

大家都知道，这种阻值不是可以随意选取的。

比如我想使用一个212K的电阻，对不起，这样的电阻是没有厂家生产的，即使有也是非常小众的。

工程师选择的时候，也许是为了有利于计算，方便了很多，但是等到真正批量生产的时候就会饱受供货差，成本高的困扰。

那么我们平时选择电阻，诸如1K，22K，47K，68K这样的阻值是怎么定义的呢？

常用电阻值的起源

这里先看一下IEC技术委员

1948年IEC第12技术委员会(无线电通讯)在斯德哥尔摩会议讨论过程中，一致同意国际标准化最紧迫的课题之一就是电阻器和0.1uF以下电容器的优先数系列。尽管想使这些系列按照10√10数系标准化，但在若干国家内由于上述元件针对5√10、10√10和20√10允许偏差进行标准化已经采用了12√10数系，而在采用了12√10数系的这些国家中要改变商业惯例是不切合实际的。虽然采用10√10数系更符合ISO的惯例，但考虑到现实情况委员会只能对不得不推荐12√10数系表示遗憾。而优先数E6、E12和E24系列提案是1950年在巴黎会议上被接受的，随后发布了IEC 63号标准(第一版)。

E系列是一种由几何级数构成的数列。E系列首先在英国的电工工业中应用，故采用Electricity的第一个字母E标志这一系列，它是以6√10(10开6次方) 、 12√10 、24√10、48√10、96√10 、192√10为公比的几何级数，分别称为E6系列、E12系列、E24系列、E48系列、E96系列、E192系列。

我们现在常规的贴片电阻阻值采用E24，E96系列。系列和相应的阻值换算关系，我们用E6来举例：

所以我们常常选用的阻值并不是没有规律的，他是按照上面的公式计算出来的近似值，说起来也是一个标准化史上的一个历史包袱。讲完了这个阻值，我们再聊一聊另外两个不起眼的参数，品牌和系列。

电阻的品牌和质量

就目前来讲，研发和制造电阻的厂家非常多，但国巨绝对是占据了电阻市场的半边天，其他的还有ROHM，Viking，厚生，广东风华，华新科技在小尺寸市场做的也不错。而国巨的RC系列是指的一般厚膜电阻，国巨对于电阻的研发进行了很多细分市场，比如汽车专用车规电阻，薄膜电阻，还有专门的高耐压的陶瓷电阻，金属氧化物电阻，一般消费类电子最常选用的都是这个RC系列。讲到这里跟他家讲一个我的研发经历，曾经一个产品上选择一颗0805封装的电阻用于对输入信号做限流处理，输入信号是通过一个塑料端子利用线束引入的，需要在组装的时候进行接插件的对插。开始我们量产的非常顺利，几乎没有不良，后来由于市场行情，我们将电阻的品牌从国巨切换到Viking，奇怪的事情就发生了。每一批都会有几个板子的电阻失效，失效模式为阻值变大，后来经过大量的实验验证，确认了是由于接插件在接插的过程中导致PCB变形，引起电阻应力失效，而从此中看来，国巨的电阻在可靠性方面确实更胜一筹。

就如上图中，如果分板受力，则 1 号器件最容易应力形变而失效。虽然说本身确实属于设计问题，但也不难看出，在元器件的选择上也是需要关注一下品牌，每个公司有每个公司自己的质量体系标准，生产出的东西标称参数也许一样，但出厂检验标准，生产制程管控是不完全相同的。相同的问题也会发生在二极管，mos管上，大家可以先点击关注，我会在后面的文章中分享失败案例 。OK，我们讨论到这里肯定不是结束，其实才刚刚开始，因为电阻还有很多重要的参数我们没有聊呢。

电阻的精度

电阻另一个很重的参数是精度，常用的精度分为两种，5%和1%。我们在设计电路过程中，尤其是针对模数转换的电路，或者模拟运放等电路中，常常需要选择1%精度的电阻，而对于上下拉电阻，限流电阻等要求不高的场景可以使用5%的精度。在以往的经验中，我们往往会认为5%的电阻肯定便宜，1%的会贵很多，所以在选择的时候倾向于选择5%的多一些，其实这个是分情况的，如果是在大批量生产过程中，从生产可制造性的角度看，选择相同参数的电阻是最有利的，在整个生产制造环节，减少物料种类，提高单一物料用量才是最经济的。

电阻的温漂

温漂也是在精密的模拟电路中常常被关注的。电子产品的设计往往需要考虑产品的工作环境，我们设计的产品既要能在零下10度正常工作，也要能在50度的高温环境正常工作，这里就需要工程师考虑各种器件的温漂情况，考虑自己的设计冗余，是否禁得住考验。温漂对于电阻来说主要是衡量其阻值的温度漂移，尤其在一些小信号放大的处理中，要权衡是选用更好的温漂性能的电阻，还是改善电路设计来避免环路收到参数漂移的影响。除了电阻，这方面最值得关注的就是三极管了，这块会在单独章节来阐述，记得关注哦。

电阻的封装对应的功率和耐压问题

接下来我们再来看一下RC0402中的封装信息 - 0402。入圈几年的工程师应该都有所了解，目前的制造工艺其实是往小型化发展，电阻也不例外。早在2018年电子元器件缺货时就显现出来，很多大厂都放出消息，不在生产大封装的器件，国巨也对大尺寸的封装接连涨价，毕竟对于通用型号肯定是尺寸越小成本越低，对于厂家来说利润就越足。这一点在MLCC市场表现得更为严峻。那一时段几乎大厂们联合起来一样，不是缺货就是涨价，说是为了整个行业小型化推进进行的措施，不过现在看来似乎也没有太多的改变。毕竟今年缺的是芯片，电阻今年更多的是看热闹。电阻不同的封装形式会对应不同的功率。没错，功率也是电阻的一个非常重要的参数，部分工程师对电阻功率的关注并不够，在设计的时候一味的小型化，最后导致产品各种烧毁和失效。

小型化同时对于加工，PCB的CAF，以及耐压和爬电距离提出更多挑战，后期文章深入讲解 。

从国巨的规格书中的截图（如上所示）看，不同封装大小的电阻对应的功率是不同的，甚至于相同封装的电阻也会表现出不同的功率，这是因为有些电阻系列做了功率提升，可以耐受更高的功率。

聊到这里不得不提一下电阻的耐压问题，因为这个耐压实际上和功率是有一定关系的。很多工程师对于电阻的耐压很诧异，电阻的原理就是对电流起到一定的阻碍作用，为什么会有耐压一说的？没错，电阻是有耐压的，首先可以根据datasheet中描述的，电阻耐压跟封装的基本关系是：

但是只关注这个关系还远远不够，因为在规格书中对于耐压的计算公式还有如下规定

V = √（P * R），假设我们设计中确定了封装，那么电阻的耐压值就和阻值相关了，这个时候要尤其关注电阻的耐压参数。比如我们设计一个信号的前级滤波电路，选择了0402的1/16W的电阻，如果我们的阻值为10K，那么我们最高能加在电阻两端的电压为：√（10K* 1/16W）= 25V。如果我们在电阻两端加电压25V，其实算下来也说明功率已经达到标称功率值了，这个时候的耐压值并不是0402对应的50V耐压值。好了，说了很多，最后还想说一下datasheet中提到的电阻的耐流值，从而引申出0R电阻。

规格书中没有提及0R电阻，标注参数都是从1Ω开始的，其实对于0R电阻，数据手册中是采用Jumper来描述的，因为0R电阻更多时候的确像个跳线一样。0R电阻的真实阻值一般会设计在20mR或者50mR，他们所能流过的电流也相应的根据阻值和功率计算出来。关于0R电阻的用法我也会在后面的文章中继续阐述。