P = W/t

 

電阻器在電路中作為純耗能元件，其將電能轉換為熱能，這個熱量被電阻吸收并最終耗散至環境中。固定阻值的電阻，其實際工作功率取決于兩端的電壓或電流：

 

P=UI=U2/R=I2R

 

電阻器作為一個實體物質，其所能承受的熱量是有限的；超過其限度，阻值會發生較大的變化，甚至開路。

 

電阻器的額定功率：指電阻在正常氣候條件下（如大氣壓、環境溫度等），長時間連續安全工作可耗散或可承受的最大功率。一般我們取70℃靜止自由空氣中為額定功率的最大工作溫度點，電阻額定功率記為P70。電阻實際使用時，需要留有一定的功率余量，建議為額定功率的一半。

 

我們注意到電阻的額定功率建立在確定的環境條件和在長時間連續安全工作的基礎上。在這個過程中，電阻存在發熱和散熱兩種變化，最終電阻會達到一個熱平衡，并在其電阻體上建立起恒定的表面溫度。該表面溫度高于環境溫度，并在電阻體可接受的范圍內（即阻值波動在允許范圍內）。額定功率就是這么一個單位時間內的熱臨界值；超過額定功率，那么熱平衡時，電阻體上的表面溫度就超出電阻可接受的范圍。

 

如果我們能影響電阻的發熱與散熱能力，就能改變電阻的額定功率。電阻的額定功率取決于電阻的幾何尺寸、電阻材料的允許溫度、基板的熱導率、環境條件等。電阻尺寸越大、電阻材料耐受能力越強、基板的熱導率越高，環境溫度越低或有空氣流動，那么電阻的功率就越大。另外，可以通過安裝散熱器來改善電阻器的散熱能力。當環境溫度超過70℃額定功率最大工作溫度點，散熱空間被壓縮，那么電阻也必須減少發熱量，即降額。當環境溫度接近電阻器允許溫度時，此時如果再施加功率，電阻器的熱量將無法正常散出，可能導致電阻燒毀。因此電阻長時間連續工作時，必須參照降功耗曲線。

 

短時間內，電阻的溫度可以高于其允許溫度；為了測試其耐受能力，我們通常會施加2-10倍的功率，持續5s，即短時過載測試，考驗電阻的過載能力。

 

 

除了額定功率外，電阻在使用過程中，會碰到單個脈沖，或者是周期性脈沖的情形。為了更好描述此過程，我們引入電阻“最大脈沖功率”概念。

 

電阻最大脈沖功率：電阻工作時所能承受的最大瞬間電壓，記作Ppulse；一般Ppulse要遠遠大于P70。

 

在很多情況下，經過電阻的瞬間電壓非常大，持續時間卻很短，即電阻產生的熱量非常小。對于單個脈沖來說，單次發熱時間很短，散熱時間卻是無窮長的，即單個脈沖的平均功率非常小，但是峰值功率卻很大。這個瞬間的微小熱量具有足夠大的熱能量密度來損壞電阻，使得阻值發生劇烈變化。打個比方，用筷子和針去刺破一塊布，相同力量F下，針可以很輕松刺破布，而筷子卻不行。這是因為，針頭面積小，而筷子頭面積大，針頭可以產生足夠大的壓強來刺破布，而筷子卻不行：

 

Pa=F/S

 

當單個脈沖的脈寬ti逐漸變短時，Pmax會逐漸變大；當ti短至一定寬度，Pmax不會繼續變大，會保持恒定值，此恒定值就是電阻元素的極限耐受能力。當單個脈沖的脈寬ti逐漸延長時，電阻的最大脈沖功率Pmax也會逐漸變?。蝗魡蝹€脈沖ti無限延長時，就變成一個連續脈沖，此時Pmax=P70。因此，電阻的最大脈沖功率Pmax取決于脈沖寬度ti和電阻極限耐受能力。任何時刻，脈沖峰值功率Ppeak都不允許超過電阻最大脈沖功率Pmax。電阻在使用時，需參照單個最大脈沖功率負載圖。

 

對于周期性脈沖也是如此，脈沖峰值功率Ppeak不允許超過電阻最大脈沖功率Pmax，與此同時，周期性脈沖的平均功率Pave不允許超過電阻額定功率P70。因為，周期性脈沖屬于間歇性發熱，最終會在電阻表面建立起熱平衡。

 

對于電阻在受到周期性脈沖負載時，若我們想得知電阻最終熱平衡時表面溫度，我們需從兩個角度來獲取相關參數（必不可少）進行計算：

 

衡量電阻發熱能力的參數：單個脈沖能量Q（U2/R*ti）,脈沖周期Tp，脈沖個數N，電阻串并聯總質量M，電阻材料比熱容Cr，衡量電阻散熱能力的參數：電阻熱時間常數τ，環境溫度T。

 

 

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