抵抗器101

抵抗器とは

抵抗器は、パッシブな電気部品の中で最も一般的で、よく知られています。抵抗器は、回路内の電流の流れに抵抗したり、流れを制限したりするものです。抵抗器の用途は、電圧降下、電流制限、信号減衰、ヒータ、ヒューズ、電気負荷の調整、電圧の分割など多岐にわたります。

はじめに

この「抵抗器101」では、抵抗器のタイプと共通用語の概要を説明してから、抵抗器製品および様々な技術の概要を示します。

オームの法則とは

オームの法則とは、金属線などの抵抗体に流れる電流、電圧、抵抗の関係を示す簡単な式です。数学的には、オームの法則は次のように書かれます。

ここで、Iは電流（アンペア）、Vは電圧、Rは抵抗を表します。

オームの法則では、抵抗、電圧、電力の関係を次の式で表すこともできます。

ここで、Pは電力（ワット）、Vは電圧、Rは抵抗を表します。

抵抗器のタイプ

固定抵抗器

固定抵抗器とは、その抵抗値が変化しない抵抗器のことです。

可変抵抗器

可変抵抗器とは、軸を回したりコントロールをスライドさせたりすることで、値を調整できる抵抗器のことです。ポテンショメータやレオスタットとも呼ばれ、手で抵抗値を変えることができます。

非線形抵抗器

非線形抵抗器とは、印加電圧、温度、光などによって抵抗値が大きく変化する抵抗器のことです。非線形抵抗器には、バリスタ、サーミスタ、フォトレジスタなどがあります。

抵抗器の共通用語

臨界抵抗値

最大動作電圧を超えずに定格電力を印加することができる最大公称抵抗値です。定格電圧は、臨界抵抗値における最大動作電圧と同じです。

ディレーティング曲線

周囲温度と、その温度における連続印加可能な電力の最大値との関係を表す曲線で、一般的にパーセントで表されます。

絶縁耐圧

抵抗素子と外被、または抵抗素子と実装面の間の所定のポイントに印加しても絶縁破壊を起こさない定格電圧です。

最大過負荷電圧

過負荷試験において、抵抗器に短時間印加できる電圧の最大値です。通常、短時間過負荷試験の印加電圧は、定格電圧の2.5倍になります。ただし、最大過負荷電圧を超えてはなりません。

最大動作電圧（または最大制限素子電圧）

抵抗器や素子に連続して印加できる直流電圧または交流電圧（RMS）の最大値です。ただし、適用電圧の最大値は、臨界抵抗値での定格電圧以下となります。

ノイズ

ノイズとは、抵抗器の内部から生じる不要な交流信号のことです。抵抗性ノイズは、低レベルの信号、チャージアンプ、高ゲインアンプなど、ノイズに敏感なアプリケーションに壊滅的な影響を与えます。ノイズに敏感なアプリケーションでは、低ノイズまたは最小ノイズの抵抗器を使用することが最善の方法です。

電力定格

電力定格は、物理的なサイズ、経時的な抵抗値の許容変化、材料の熱伝導性、絶縁材料と抵抗材料、および周囲の動作条件に基づいています。最良の結果を得るためには、最大の物理的サイズの抵抗器を、その最大定格温度および電力未満で使用します。

定格周囲温度

抵抗器が所定の定格電力で連続して使用可能な最大周囲温度です。定格周囲温度とは、装置の外気温度ではなく、装置内の抵抗器周辺の温度を指します。

抵抗器の共通用語

定格電力

定格周囲温度において、抵抗器に連続して印加できる最大の電力量です。ネットワークやアレイ製品には、パッケージ単位の定格電力と素子単位の定格電力があります。

定格電圧

定格周囲温度において、抵抗器に連続して印加できる直流電圧または交流電圧（RMS）の最大値です。

信頼性

信頼性とは、抵抗器（またはその他のデバイス）が目的の機能を発揮する確率のことです。信頼性の定義には、2つの方法があります。1つはMTBF（平均故障間隔）、もう1つは1000時間稼働あたりの故障率です。これらの信頼性評価方法ではいずれも、特定の試験群と、抵抗値の最大変化や致命的な故障（ショートやオープン）など、デバイスの寿命が尽きるまでの定義を決定する必要があります。これらの故障率は、様々な統計的検討を経て算出されており、大規模なサンプルを最大10,000時間（1日24時間で約13か月間）、最大定格温度、定格負荷で試験しています。信頼性は一般的に、低電力であるほど高くなります。

抵抗器の許容差

抵抗器の許容差は、公称値からの偏差をパーセントで表したもので、通常は25°Cで測定されます。抵抗器の値は、印加電圧（VCR）や温度（TCR）によっても変化します。ネットワークの場合、抵抗器の絶対許容差は、ネットワーク全体の許容差を指します。比率許容差とは、パッケージ内の各抵抗器と他の抵抗器との関係を指します。

安定性

安定性とは、特定の負荷、湿度レベル、ストレス、または周囲温度における、時間経過に伴う抵抗値の変化のことです。これらのストレスが最小限に抑えられれば、安定性は向上します。

抵抗温度係数（TCR、RTCとも呼ばれる）

TCRは、1°Cの温度変化に対する抵抗値の変化をppm（0.0001%）で表したものです。TCRは通常+25°Cを基準とし、温度の上昇（または下降）に伴って変化します。TCRが100ppm/°Cの抵抗器は、10°Cの変化で0.1%、100°Cの変化で1%変化します。抵抗ネットワークの場合、TCR値は、特定の抵抗素子のTCRを定義するという意味で、絶対TCRと呼ばれます。TCRトラッキングとは、ネットワーク内の特定の各抵抗器間のTCRの差を意味します。

温度定格

温度定格とは、その抵抗器が使用できる最大許容温度のことです。一般的に、2つの温度で定義されます。たとえば、抵抗器の定格は全負荷で最大+70°C、無負荷で+125°Cにディレーティングされるなどです。つまり、抵抗器の経時的な抵抗値の変化をある程度許容した上で、定格電力で+70°Cの環境下で動作させることができるということです。負荷を下げれば+70°Cを超える温度でも動作しますが、周囲温度と負荷による自己発熱の組み合わせで、+125℃の設計温度を超えてはなりません。

抵抗の電圧係数（VCR）

電圧係数とは、電圧をかけたときの抵抗値の変化のことです。これは、電源を入れたときの自己発熱の影響とはまったく別のものです。VCRが100ppm/Vの抵抗器は、10Vの変化で0.1%、100Vの変化で1%変化します。抵抗ネットワークの場合、このVCR値は、特定の抵抗素子のVCRを定義するという意味で、絶対VCRと呼ばれます。VCRトラッキングとは、ネットワーク内の特定の各抵抗器間のVCRの差を意味します。

* Vishayの他の部門でも提供されている抵抗器技術

表1：面実装／基板／ワイヤボンディング可能な抵抗器

*Vishayの他の部門でも提供されている抵抗器技術

表2：アキシャルリード線付／スルーホール抵抗器

固定抵抗器の技術

巻線型（面実装／有鉛）

セラミック、プラスチック、繊維ガラスなどの絶縁体に、ニクロムなどの金属線を巻いた抵抗器のタイプです。

パワーメタルストリップ®/金属素子（面実装/有鉛）

ニクロム銅やマンガン銅などの金属合金を抵抗素子とし、これを銅端子に溶接した抵抗器のタイプです。電流センスやシャントの用途に使用されます。

フィルム（面実装／有鉛）

金属皮膜（有鉛/MELF）

セラミックやガラスなどの円筒形のコアに、ニクロムなどの金属や金属合金の薄い導電膜からなる抵抗素子を蒸着した円筒形抵抗器のタイプです。導電性フィルムに螺旋状の溝を切って抵抗値を制御します。

金属酸化物（有鉛）

円筒形抵抗器のタイプで、抵抗素子に酸化ルテニウムや酸化錫などの材料を用いたものです。これらの抵抗器は、高電圧や高電力のデバイスとしても優れています。

厚膜（チップ抵抗/チップアレイ/ネットワーク）

部品サイズの割には高電力を流すことができる、特殊な面実装型フィルム抵抗器です。厚膜抵抗器の場合、酸化ルテニウムの「膜」は、従来のスクリーン印刷技術を用いて塗布されます。

薄膜（チップ抵抗/チップアレイ/ネットワーク）

面実装型フィルム抵抗器のタイプで、抵抗素子が比較的薄く、オングストローム（約100万分の1インチ）の単位です。薄膜抵抗器は、ニクロムや窒化タンタルなどの抵抗材料を基板の表面にスパッタリング（真空蒸着）することで作られます。

カーボンフィルム（有鉛/MELF）

中芯の絶縁体の表面に炭素膜を蒸着させた円筒形抵抗器の一般的なクラス表記です。

金属箔（面実装/有鉛）

セラミック基板上に同質の金属を特定のパターンで光造形した抵抗器のタイプです。材料と構造の独自の組み合わせにより、比類のない性能特性と高い信頼性を持つ製品となっています。

組成物（有鉛）

カーボン組成物

カーボンが混合された抵抗コアと成形された外側の絶縁コアで構成された抵抗器の一般的なクラス表記です。

セラミック組成物

抵抗器のタイプで、クレイ、アルミナ、カーボンなどを混合して加圧した抵抗コアを、成形された外側の絶縁コアで覆ったものです。