抵抗の種類

by マシュー・バリス

多くの電子部品と同様に、抵抗器はさまざまな形状、サイズ、容量、タイプのものがあります。しかし、すべての抵抗は等しく作られていません。各タイプの抵抗には、抵抗ノイズ、許容誤差、ワット数、温度係数、電圧係数、周波数応答、サイズ、および信頼性の一般的な値に大きな違いがあります。これらの違いは、いくつかのアプリケーションではいくつかの抵抗を理想的にし、他のものではトラブルシューティングの悪夢の原因となる利点と限界をもたらします。

炭素組成抵抗

カーボン組成抵抗は、比較的低コストで信頼性が高いため、電子機器で使用される最も一般的なタイプの抵抗です。炭素組成抵抗器は、炭素粉末、絶縁セラミック、およびバインダ材料から作られた固体の材料ブロックを使用します。抵抗は、フィラー材料に対する炭素の比率を変化させることによって制御される。抵抗器中の炭素組成は、環境条件、特に湿度によって影響され、経時的に抵抗が変化する傾向がある。このため、炭素組成抵抗は耐性に乏しく、典型的にはわずか5％である。炭素組成抵抗も1ワットまでの定格電力に制限されています。低公差と低電力とは対照的に、炭素組成抵抗器は良好な周波数応答を有し、高周波用途の選択肢となっている。

炭素皮膜抵抗器

カーボンフィルム抵抗器は、細長い抵抗性経路を形成するように切断された絶縁ロッドの上に薄い炭素層を使用する。パスの長さと幅を制御することにより、抵抗を1％の許容差で正確に制御することができます。全体的に、カーボンフィルム抵抗器の能力は、5ワットまでの電力定格とより良い安定性を備えた炭素組成抵抗より優れています。しかし、それらの周波数応答は、フィルムに刻まれた抵抗路によって引き起こされるインダクタンスおよび容量のために、はるかに悪いものである。

金属皮膜抵抗器

今日使用されているより一般的な軸方向抵抗タイプの1つは、金属膜抵抗である。それらは炭素皮膜抵抗体と非常に類似しているが、主な違いは炭素合金ではなく抵抗体としての金属合金の使用である。使用される金属合金、典型的にはニッケル - クロム合金は、公差0.01％の炭素皮膜抵抗よりも厳しい耐性公差を提供することができる。金属フィルム抵抗器は約35ワットまで使用できますが、抵抗オプションは1〜2ワット以上で減少し始めます。金属膜抵抗器は低ノイズであり、温度や印加電圧による抵抗変化がほとんどなく安定しています。

厚膜抵抗器

1970年代に普及した厚膜抵抗は、今日でも一般的な表面実装抵抗です。それらは、液体中に懸濁した導電性セラミックおよびガラス混合物複合材を使用してスクリーン印刷プロセスで製造される。抵抗器がスクリーン印刷されると、高温で焼成されて液体を除去し、セラミックおよびガラス複合体を融着させる。当初、厚膜抵抗器の許容誤差は小さかったが、今日では最大250ワットまで処理できるパッケージで0.1％の許容誤差で利用可能である。厚膜抵抗は温度係数が高く、温度変化が100℃で最大2.5％の抵抗変化が生じます。

薄膜抵抗器

半導体プロセスから借用すると、薄膜抵抗は、スパッタリングと呼ばれる真空蒸着プロセスによって作られ、導電材料の薄層が絶縁基板上に堆積される。この薄い層をフォトエッチングして抵抗パターンを形成する。成膜された材料の量と抵抗パターンを正確に制御することにより、薄膜抵抗で0.01％の許容誤差を達成することができます。薄膜抵抗は、他の抵抗タイプより約2.5ワット以下の電圧に制限されていますが、非常に安定した抵抗です。一般的に厚膜抵抗の2倍の価格である薄膜抵抗の精度には価格があります。

巻線抵抗器

最高のパワーと最も精密な抵抗は巻線抵抗ですが、まれに高出力で精密です。巻線抵抗器は、高抵抗線、一般にニッケルクロム合金をセラミックボビンの周りに巻くことによって製造される。ワイヤの直径、長さ、合金およびラップパターンを変えることによって、巻線抵抗器の特性を用途に合わせて調整することができる。抵抗の公差は、精密巻き線抵抗の場合、0.005％と厳しいため、約50ワットまでの定格電力で検出できます。電力巻線抵抗は、一般に5または10％の許容誤差を持ちますが、電力定格はキロワットの範囲です。巻線抵抗器は、構成の性質上、インダクタンスとキャパシタンスが高く、低周波アプリケーションに制限されます。

ポテンショメータ

信号を変化させたり、回路をチューニングすることは、エレクトロニクスにおいて一般的に起こります。手動で信号を調整する最も簡単な方法の1つは、可変抵抗器またはポテンショメータを使用する方法です。ポテンショメータは、ボリュームコントロールなどのアナログユーザ入力に一般的に使用されます。より小さな表面実装バージョンは、密閉されて顧客に出荷される前にPCB上の回路を調整または較正するために使用されます。ポテンショメータは非常に精密な多ターン可変抵抗器ですが、しばしば導電性炭素経路に沿ってワイパを移動させてゼロから最大値まで抵抗を変化させる単純な単一ターンデバイスです。ポテンショメータは、一般に、非常に低い電力定格、貧弱なノイズ特性、および平凡な安定性を有する。しかし、抵抗を変化させて信号を調整する能力は、多くの回路設計およびプロトタイピングにおいて非常に貴重です。

その他の抵抗の種類

ほとんどのコンポーネントと同様に、いくつかの特殊抵抗器があります。実際、白熱電球内の抵抗素子を含むいくつかのものがかなり一般的です。いくつかの他の特殊抵抗器の変形例には、いくつか挙げると、加熱要素、金属箔、酸化物、シャント、サーメット、およびグリッド抵抗器が挙げられる。