碳合成电阻（Carbon Composition Resistor, CCR）是一种固定阻值电阻器。它由细碳颗粒与粘合剂（如黏土）混合制成。在高温烧结后，形成一种固态结构。
尽管碳合成电阻曾被广泛应用于电路中，但如今大多数电阻已通过在陶瓷基体上沉积金属膜或碳膜的方式制造。与现代电阻相比，碳合成电阻在某些方面性能稍逊，但在特定场景中仍然有一定的使用价值。
优点与缺点
优点
- 高能量脉冲承受能力：
碳合成电阻的整个电阻体均能导电，因此其导电体积较大，热质量高。这使得它在处理高能量脉冲时表现出色。相比之下，线绕电阻的导电部分（电阻丝）体积较小，因此热容量较低。 - 较高的阻值范围：
碳合成电阻能够制造出比线绕电阻更高的阻值。 - 低成本：
制造简单，价格便宜。
缺点
- 稳定性差：
- 阻值会随时间和使用环境发生显著变化。例如，在储存一年后，阻值可能变化高达 5%；在 70 °C 环境下满负荷工作 2000 小时，阻值可能变化高达 15%。
- 焊接操作也会引起 2% 的阻值变化。
- 温度特性差：
碳合成电阻的温度系数约为 1200 ppm/°C，性能远低于现代电阻器。这使其在高温变化环境中表现不佳。 - 噪声大：
碳颗粒与粘合剂的混合结构导致较高的电噪声，电流流过时噪声水平进一步上升。 - 电压特性和绝缘性能较差：
- 温度限制：
工作温度范围为 -40°C 至 150°C，但在 70°C 以上需降额使用，性能受限。
应用
尽管碳合成电阻存在诸多缺点，但其高能量脉冲承受能力和较小的体积，使其在特定领域仍然被广泛使用。这些应用包括：
- 电路保护（浪涌保护或放电保护）
- 限流
- 高压电源
- 高功率或闪光灯照明
- 焊接设备
实例
例如，在医疗除颤器中，敏感的测量设备需要防护以应对约 30 焦耳 的高能量脉冲。碳合成电阻被用在设备或导线上，以承受并保护设备免受这些高脉冲能量的影响。
制造工艺
碳合成电阻的电阻材料是一种由石墨、陶瓷粉末和树脂混合而成的复合材料。该混合物在高压和高温下被压制成条状。连接导线通过压制直接嵌入电阻两端的中心位置，或者在电阻棒的两端安装金属帽以固定导线。经过烧结工艺后，形成了坚固的电阻体。
制造难点
这种工艺的一个缺点是很难在制造过程中精确地预定阻值。这是由于混合物中各成分比例的微小变化可能显著影响最终阻值。
结构特性
碳合成电阻的电阻体是多孔的，因此需要涂层保护。过去，一些电阻没有使用涂层，导致抗环境影响能力较差。阻值的调节通过改变碳合成电阻体的长度来控制电流的路径。为了适应不同的功率需求，电阻可以设计为不同的直径，以提供足够的表面积散热。
功率范围
市售的碳合成电阻通常功率范围为 1/8 W 至 1/4 W。在20世纪80年代，碳合成电阻的功率范围可以达到 5 W。尽管许多制造商已经转向生产其他类型的电阻，但仍有一些供应商专注于碳合成电阻的生产。
电阻材料电阻率表
碳合成电阻尽管不再是主流，但其制造工艺的简便性和对特定领域的适用性，使得它在某些特殊场合仍然保持重要地位。
碳合成电阻的历史
碳合成电阻的使用历史已超过一百年。
到了20世纪60年代和70年代，碳合成电阻逐渐被其他类型的电阻取代，例如碳膜电阻和金属膜电阻。这些新型电阻性能更加稳定，噪声更低，且具有更高的精度和更好的温度特性。
尽管碳合成电阻的使用逐渐减少，它仍在一些特定领域保留了一定的应用场景，例如需要承受高脉冲能量的场合。