抵抗器は、電子機器で最も広く使用されている要素の 1 つです。この名前は、ずっと前にアマチュア無線の用語の狭い範囲を離れました。また、エレクトロニクスに少しでも興味がある人にとっては、この用語が混乱を招くことはありません。
抵抗器とは
最も簡単な定義は次のとおりです。抵抗器は、電気回路内を流れる電流に対する抵抗を提供する要素です。要素の名前は、ラテン語の「resisto」-「resist」に由来します。無線アマチュアは、この部分を「resist」と呼ぶことがよくあります。
抵抗器とは何か、抵抗器が必要な理由を見てみましょう。これらの質問に答えるには、電気工学の基本概念の物理的な意味に精通している必要があります。
抵抗器がどのように機能するかを説明するには、水道管の例えを使用できます。何らかの方法でパイプ内の水の流れを妨げると (たとえば、パイプの直径を小さくするなど)、内圧が上昇します。障害物を取り除くことで、圧力を減らします。電気工学では、この圧力は電圧に対応します。電流が流れにくくすることで、回路内の電圧が上昇します。抵抗を下げると、電圧も下がります。
パイプの直径を変えることで水の流れの速さを変えることができ、電気回路では抵抗を変えることで電流の強さを調節することができます。抵抗の値は、要素の導電率に反比例します。
抵抗要素の特性は、次の目的で使用できます。
- 電流から電圧への変換、およびその逆。
- 流れる電流を制限して、所定の電流値を取得します。
- 分圧器の作成（測定器など）;
- その他の特別な目的 (無線干渉の低減など)。
次の例を使用して、抵抗器とは何か、またその用途を説明してください。おなじみの LED は低電流で点灯しますが、それ自体の抵抗が非常に小さいため、LED を直接回路に配置すると、たとえ 5 V であっても、LED を流れる電流が部品の許容パラメータを超えます。そのような負荷から、LEDはすぐに故障します。したがって、回路には抵抗が含まれています。この場合、その目的は、電流を特定の値に制限することです。
すべての抵抗素子は電気回路の受動部品であり、能動部品とは異なり、システムにエネルギーを与えるのではなく、消費するだけです。
抵抗器とは何かを理解したら、そのタイプ、指定、およびマーキングを考慮する必要があります。
抵抗器の種類
抵抗器のタイプは、次のカテゴリに分類できます。
- 調整不可 (一定) - 巻線、コンポジット、フィルム、カーボンなど
- 調整可能（可変およびトリム）。調整可能な抵抗器は、電気回路を調整するために使用されます。可変抵抗素子 (ポテンショメータ) を使用して、信号レベルを調整します。
別のグループは、半導体抵抗要素（サーモレジスタ、フォトレジスタ、バリスタなど）によって表されます。
抵抗器の特性は、その目的によって決定され、製造時に設定されます。主なパラメータは次のとおりです。
- 公称抵抗。これは要素の主な特性であり、オーム (Ohm、kOhm、Mohm) で測定されます。
- 指定された公称抵抗のパーセンテージとしての許容偏差。製造技術によって決定される指数の可能な変動を意味します。
- 電力消費 - 抵抗器が長期負荷の下で消費できる最大電力。
- 抵抗温度係数 - 温度が1°C変化したときの抵抗器の抵抗の相対的な変化を示す値。
- 動作電圧限界（電気的強度）。これは、部品が規定のパラメータを保持する最大電圧です。
- ノイズ特性 - 抵抗によって信号に導入される歪みの程度。
- 耐湿性および耐温度性 - 湿度と温度の最大値。これを超えると部品の故障につながる可能性があります。
- 電圧係数。抵抗値の印加電圧依存性を考慮した値。
超高周波の分野で抵抗器を使用すると、寄生容量と寄生インダクタンスという追加の特性が重要になります。
半導体抵抗器
それらは、温度、光、電圧などの環境パラメータに電気抵抗が依存する2つのリードを備えた半導体デバイスです。不純物がドープされた半導体材料が使用されており、そのタイプによって導電率が外部の影響に依存することが決まります。このような部品を製造します。
半導体抵抗素子には次の種類があります。
- 線形抵抗器。低合金材料で作られたこの要素は、広範囲の電圧と電流で外部作用に対する抵抗の依存性が低く、集積回路の製造に最もよく使用されます。
- バリスタ - 抵抗が電界の強さに依存する要素。バリスタのこの特性は、デバイスの電気的パラメータを安定化および調整する、過電圧から保護する、その他の目的で、その適用範囲を定義します。
- サーミスタ。このタイプの非線形抵抗素子には、温度に応じて抵抗値が変化する機能があります。サーミスタには、温度が上昇すると抵抗が減少するサーミスタと、温度が上昇すると抵抗が増加するポジスタの 2 種類があります。サーミスタは、温度プロセスの一定の制御が重要な場合に使用されます。
- フォトレジスタ。このデバイスの抵抗は、光にさらされると変化し、印加電圧には依存しません。製造には鉛とカドミウムが使用されており、一部の国では環境上の理由からこれらの部品が段階的に廃止されています。今日、フォトレジスタは、同様のアセンブリで使用されるフォトダイオードやフォトトランジスタよりも劣っています。
- テンソル抵抗。この要素は、外部の機械的衝撃 (変形) に応じて抵抗が変化するように設計されています。機械的動作を電気信号に変換するノードで使用されます。
リニア抵抗やバリスタなどの半導体素子は、外的要因への依存度が弱いという特徴があります。ひずみゲージ、サーモレジスタ、およびフォトレジスタの場合、特性の影響への依存度が高くなります。
半導体抵抗器は、回路図で直感的にラベル付けされています。
回路内の抵抗器
ロシアのスキームでは、一定の抵抗を持つ要素は通常、白い長方形として指定され、その上に文字 R が付いている場合があります。外国のスキームでは、同様の文字Rが上にあるジグザグ記号の形で抵抗器を見つけることができます。部品のパラメータがデバイスの動作にとって重要な場合は、回路図に示すのが通例です。
電力は、長方形のバーで示すことができます。
- 2W - 2 つの垂直ダッシュ。
- 1 W - 1 垂直線;
- 0.5 W - 1 ライン;
- 0.25 W - 1 本の斜線;
- 0.125 W - 2 本の斜線。
ダイアグラム上の電力をローマ数字で示すことは許容されます。
可変抵抗器の指定は、調整の可能性を象徴する矢印付きの長方形の上に追加の線が存在することで区別され、番号はピン番号で示すことができます。
半導体抵抗器は同じ白い長方形でマークされていますが、制御アクションのタイプを示す文字 (U - バリスタの場合、P - ひずみゲージ抵抗器の場合、t - サーミスタの場合) と斜線 (フォトレジスタを除く) が交差しています。 ）。フォトレジスタは、光を象徴する2つの矢印が向けられている円内の長方形で示されています。
抵抗器のパラメータは、流れる電流の周波数に依存しません。つまり、この要素は、DC 回路と AC 回路 (低周波数と高周波数の両方) で等しく機能します。例外は、誘導性であり、高周波および超高周波での放射によりエネルギーを失う可能性がある巻線抵抗器です。
電気回路の特性の要件に応じて、抵抗器を並列および直列に接続できます。異なる回路接続の合計抵抗を計算する式は、かなり異なります。直列接続では、総抵抗は回路内の要素の値の単純な合計に等しくなります: R = R1 + R2 +... + Rn.
並列接続では、総抵抗を計算するには、要素の値に逆の値を追加します。これにより、合計値の逆数でもある値が得られます: 1/R = 1/R1 + 1/R2 + ... 1/Rn。
並列に接続された抵抗の合計抵抗は、最も低い抵抗よりも低くなります。
評価
抵抗素子には「抵抗器定格系列」と呼ばれる標準抵抗値があります。この行を作成するアプローチは、次の考慮事項に基づいています。値間のステップは、許容偏差値 (エラー) と重なる必要があります。例 - エレメントの定格が 100 オームで公差が 10% の場合、シリーズの次の値は 120 オームになります。このステップでは、不必要な値が回避されます。これは、隣接する評価と誤差の変動が相まって、それらの間の値の範囲全体を実質的にカバーするためです。
製造された抵抗器は、公差が異なるシリーズにグループ化されます。各シリーズには独自の公称範囲があります。
シリーズ間の違いは次のとおりです。
- E 6 - 20% の公差;
- E 12 - 10% の公差;
- E 24 - 5% (場合によっては 2%) の許容範囲。
- E 48 - 2% の公差;
- E 96 - 公差 1%;
- E 192 - 0.5% の公差 (0.25%、0.1% 以下の場合があります)。
最も一般的な E 24 シリーズには、24 の抵抗定格が含まれています。
ラベリング
抵抗要素のサイズは、その消費電力に直接関係しており、値が大きいほど部品のサイズが大きくなります。回路図で数値を示すのは簡単ですが、製品のマーキングは難しい場合があります。電子機器製造における小型化の傾向により、ますます小さな要素を使用する必要が生じ、エンクロージャーに情報を配置することとそれを読み取ることの両方がより困難になります。
ロシアの産業における抵抗器の識別を容易にするために、英数字のマーキングが使用されています。抵抗は次のようにマークされます。公称値は数字で示され、文字は数字の後ろ (10 進数の場合) または数字の前 (100 の場合) に付けられます。定格が 999 オーム未満の場合、番号は文字なしで書かれます (または、文字 R または E がある場合があります)。値が kOhm で指定されている場合、文字 K は数字の後に付けられ、文字 M は Mohm の値に対応します。
私たち。抵抗器は 3 桁でマークされています。最初の 2 つは金額を示し、3 番目は値に追加されるゼロ (10) の数を示します。
電子アセンブリのロボット生産では、適用されたシンボルは多くの場合、基板に面する部品の側面にあり、情報を読み取ることができません。
色分け
パーツのパラメーターに関する情報をどちらの側からでも読み取れるようにするために、色分けが使用されます。ペイントは円形のストライプで適用されます。各色には独自の数値があります。パーツのストライプは、ピンの 1 つの近くに配置され、左から右に読み取られます。パーツのサイズが小さいためにカラー マーキングを 1 つの端子に移動できない場合は、最初のストライプを他のストライプの 2 倍の幅にします。
許容誤差が 20% の項目は 3 本の線でマークされ、5 ～ 10% の誤差の場合は 4 本の線が使用されます。最も正確な抵抗器は 5 ～ 6 行でマークされており、最初の 2 行は部品の定格に対応しています。バンドが 4 の場合、3 番目の行は最初の 2 つのバンドの小数乗数を示し、4 行目は精度を意味します。バーが 5 の場合、3 番目のバーは公称値の 3 桁目を示し、4 番目のバーは小数の乗数 (ゼロの数) を示し、5 番目のバーは精度を示します。 6 行目は、抵抗温度係数 (TCR) を意味します。
4 バンド マーキングの場合、金または銀のストライプは常に最後に表示されます。
すべての指定は複雑に見えますが、マーキングをすばやく読み取る能力は経験によってもたらされます。
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