抵抗器その1
抵抗器は回路内に流れる電流を制限するための部品です。どのように電流を制限するかというとオームの法則に従って電流を制限します.オームの法則は電流=電圧/抵抗です。電流は電圧に比例して、抵抗に反比例します。つまり、抵抗が大きくなると電流は少なくなります。一方抵抗が同じ大きさならば電圧を高くすればするほど電流は多く流れます。
物の抵抗はどの位なのでしょうか。物には導体(電気を通す物)、絶縁体(電気を通さない物)そして半導体(LED、トランジスタ)があります。
導体の抵抗値は10−4Ωcm以下です。どのような物が導体と言われるかというとアルミニウム、銅などです。これらは温度が高くなると抵抗値がおおきくなるという特徴があります。
絶縁体の抵抗値は108Ωcm以上です。どのような物が絶縁体と言われるかというとガラス、セラミックス、プラスチックス、ゴムなどです。
半導体の抵抗値は10−4〜108Ωcmです。どのような物が半導体と言われるかというとシリコンです。これは温度が高くなると抵抗値が小さくなるという特徴があります。
抵抗器の抵抗値はどの位でしょうか。一般には1mΩ〜10MΩ程度です。
抵抗器の材料
抵抗はどのような材料で作られるのでしょうか。オームの法則に従って電圧を大きくしていくとそれに比例して電流が増えてくれる材料が抵抗としてよい材料となります。このことから炭素、金属、コンポジット(炭素粉末に他の材料を混ぜあわせてつくる)の材料が選ばれます。また、温度の変化に対して抵抗値が変わりにくいことも大切です。
抵抗器材料 |
炭素 |
固有抵抗値が大きく、安定した特性が得られます。 |
金属 |
金属のため固有抵抗値が小さいので大きな抵抗値が作れないので、薄膜かして高い抵抗値をつくります。
制度の高い抵抗が作れます。 |
コンポジット |
炭素と他の材料を混ぜてつくります。 |
抵抗器の基本特性
ここからはカタログを見たときに必要となる特性について説明します。急に難しい言葉が出てきます。わからなければとりあえず飛ばしてもかまわないです。本ウェブで紹介している作例では抵抗値がわかれば他の性能はだいたいで大丈夫だからです。
最高使用温度・定格周囲温度
最高使用温度は無負荷で使用できる抵抗の周囲温度です。定格周囲温度は定格電力で連続使用できる最高温度が定格周囲温度です。これを超えて使用すると抵抗器が壊れてしまいます。
長期に使用する場合は定格の1/2位で使用するのがよいようです。
TCR:抵抗温度係数
抵抗器のカタログを見ていると[ppm/℃]という単位が出てきたことがあると思います。これは抵抗値が温度で変化する度合いを表したもので1℃変化すると何ppm変化するかというものです。
例えば、回路の動作温度範囲が0℃〜50℃とします。室温25℃で設計をしたときに±25X[??ppm/℃]変化したときに回路が設計通り動くか検討しておきます。これをしておくことで安定した回路か、机上で確認することができます。
TCR
種類 |
TCR[ppm/℃] |
巻線抵抗器 |
+50 |
金属被膜抵抗器 |
+10〜100 |
炭素皮膜抵抗器 |
-350〜700 |
定格電圧
定格電圧と連続して加えることができる直流電圧をいいます。交流電圧の場合は交流電圧の最大値(ピーク電圧)を定格電圧といいます。
電力
抵抗器に電流を流しますと抵抗器は暖かくなります。これを自己発熱といい、消費される電力です。抵抗を選定する場合は定められた電力以下で使用する必要があります。そうしないと壊れてしまいます。一般には1/2以下で使用するのがよいようです。
インピーダンス
直流を抵抗に流す分には問題がないのですが、交流特に高周波を抵抗に流す場合は注意が必要です。抵抗器に含まれる浮遊キャパシタ、浮遊インダクタンスの影響が無視できなくなってしまいます。デジタル信号を流した場合に波形がなまったりするのはこの影響もあります。