線形抵抗器の説明：初心者向けガイド

電子工学を学び始めた頃、「抵抗器って何？」と疑問に思った方もいるかもしれません。簡単に言うと、抵抗器とは回路内の電流の流れを妨げたり制限したりするために使われる電子部品です。抵抗器はどこにでも存在します。 彼ら 家電製品、スマートフォン、産業機械、車載電子機器、さらには医療機器にも搭載されています。電圧調整、電流制御、信号処理といった基本的なタスクの中核を成す部品です。デバイスにこの機能がある限り、デバイスは存在し続けるのです。

抵抗器には多くの種類があり、それぞれに固有の用途があります。回路図では、異なる抵抗器はそれぞれに対応する抵抗記号で表されます。一般的に、抵抗器は線形抵抗器と非線形抵抗器の2つの主要なカテゴリに分類されます。この記事では、線形抵抗器に焦点を当て、その定義、主な特性、一般的な種類、非線形抵抗器との違いなどについて説明します。さあ、線形抵抗器について学んでいきましょう。

何ですか 線形抵抗器?

前述のように、線形抵抗器は2つの主要な抵抗器タイプの1つです。線形抵抗器の通常の動作範囲内では、電流と電圧はオームの法則V = Iに厳密に従います。×R（Rは定数）。電圧と電流が変化しても抵抗値Rが一定であるため、「線形」抵抗器と呼ばれます。特性曲線は、次の図に示すように、原点を通り、傾きが1/Rの直線です。

実際のアプリケーションでは、「線形」とは、デバイスの瞬間（動的）抵抗 dV/dI が、予想される動作範囲内で公称抵抗と一致することを示します。

直感的な数値例（2つの一般的な抵抗値）:

線形抵抗器の特性

線形抵抗器は優れた特性を持つため、電子回路において高い信頼性を実現します。以下に、設計において頻繁に確認が必要となる重要な特性をいくつか挙げます。

1. オーム特性（線形Vi挙動）に従う

意味：電圧は電流に正比例します。特性曲線は直線です。

影響: 予測可能な電圧分割比、バイアス ネットワーク、オペアンプのフィードバック設計。

2. 一定の抵抗値

意味: 動作範囲内では、抵抗は電圧や電流に依存しません。

影響: 動作点は安定しており、測定は再現可能です。

3. 抵抗値の精度（許容差、 ±0.1％、 ±1％、 ±5％など）

意味: 公称値と実際の値の間の許容偏差。

影響：電圧分割とアンプのゲインの精度。高精度回路では、抵抗器は ≤1%が選択されます。通常の回路では5%で十分です。

4. 温度係数（TCR、ppm/°C)

意味: 温度によって抵抗が変化する度合い。金属皮膜抵抗器は通常、 ±50ppm/°C、炭素皮膜抵抗器 ±200～500 ppm/°C、箔抵抗器は最低でも ±5ppm/°C.

式： ΔR=R₀×TCR×ΔT

影響: 高精度回路には低温ドリフト抵抗器が必要です。

5. 定格電力（ワット、W）

意味: 抵抗器が継続的に消費できる最大電力。

チェック:  P=I²R=V²/R

影響：過負荷は抵抗器の発熱や損傷を引き起こす可能性があります。一般的には2倍の余裕度が選択されます。

6.定格電圧

意味: 抵抗器が耐えることができる最大連続電圧。

影響: 高周波または高抵抗のアプリケーションでは、電圧定格が電力定格よりも重要になることがよくあります。

7. 電圧係数

意味: 電圧に応じて抵抗が変化する程度。

影響: 高精度の電圧分割回路では、VCR が極めて低い金属フィルム/箔抵抗器を選択する必要があります。

8. 故障モードと信頼性

意味: 過剰な電力、湿気、硫酸化などにより、抵抗器が故障する可能性があります。

影響: 産業環境では、硫化耐性があり、金属酸化膜を持ち、適切にパッケージ化された抵抗器を選択する必要があります。

線形抵抗器の種類

線形抵抗器は、大きく分けて固定抵抗器と可変抵抗器の2つのカテゴリーに分けられます。どちらのタイプの抵抗器もオームの法則に厳密に従い、抵抗値はどのような設定でも一定です。固定抵抗器は抵抗値が一定です。可変抵抗器は、手動または電子的に抵抗値を調整できます。それでは、これら2種類の抵抗器がどのように分かれているのか、詳しく見ていきましょう。

固定線形抵抗器

可変線形抵抗器

線形抵抗器と非線形抵抗器の比較

以前、線形抵抗に関する関連コンテンツについて詳しく説明しました。簡単に言えば、線形抵抗は電圧が電流に正比例するというオームの法則に従います。次に、非線形抵抗と線形抵抗の違いについて説明します。

まず、非線形抵抗器とは何でしょうか? 線形抵抗器とは異なり、非線形抵抗器はオームの法則に厳密に従いません。抵抗値は電圧、電流、あるいは温度や光などの環境条件によって変化します。VI曲線は、次の図に示すように直線ではありません。

一般的な非線形抵抗器には、サーミスタ、フォト抵抗器 (LDR)、バリスタ、ダイオードなどがあります。これらのコンポーネントの機能は、単に電流を制限することだけではなく、特定の動的応答も提供します。

要約すると、線形抵抗器と非線形抵抗器の違いは、次の側面に反映されます。

1.特性曲線

線形抵抗器: 電圧と電流は線形関係にあり、VI 曲線は直線になります。

非線形抵抗器: 電圧と電流の関係は非線形であり、VI 曲線は曲線または区分直線です。

2. 抵抗値の安定性

線形抵抗器: 抵抗値は一定に保たれ、外部条件によって大きく変化しません。

非線形抵抗器: 抵抗値は電圧、電流、環境によって変化します。

3.アプリケーションシナリオ

線形抵抗器: 電流制限、電圧分配、信号調整など、安定した抵抗値を必要とする回路に適しています。

非線形抵抗器: 過電圧保護、温度検出、光検知などのシナリオでよく使用されます。

4. 抵抗器の記号

どちらも回路図では抵抗器の記号で表されますが、ダイオードやサーミスタなどの非線形コンポーネントには通常、区別するための特別な記号が使用されています。

実際のアプリケーションでさまざまなタイプの抵抗器を選択する場合は、回路に必要な抵抗器の機能に基づいて、使用する抵抗器を決定する必要があります。 安定した予測可能な性能が必要な場合は、線形抵抗器を選択する必要があります。温度、光、電圧の変化に対応する必要がある場合は、非線形抵抗器を使用する必要があります。 それでは、まとめた比較表をご紹介します。

線形抵抗器の用途

電子設計における最も基本的な受動部品である線形抵抗器の用途は、当然ながら非常に広範囲にわたります。以下に、いくつかの典型的な応用例を挙げます。

1. 回路における電圧分割

線形抵抗器の最も一般的な機能は電圧分割です。なぜ線形抵抗器を使用するのでしょうか？抵抗値が一定であるため、出力比を予測できます。線形抵抗器を2つまたは複数直列に接続することで、入力電圧をより小さく、より制御しやすい電圧に分割できます。

たとえば、アナログ回路では、センサー信号を減らして ADC (アナログ - デジタル コンバーター) に送信するために、線形抵抗分割器がよく使用されます。

2. LEDアプリケーションにおける電流制限

LEDを駆動する際、過大な電流がダイオードを損傷させる可能性があります。この場合、直列に接続された線形抵抗が電流制限器として機能します。

例えば、LEDインジケータライト回路は常に線形抵抗器と直列に接続されています。次の図に示すように、

3. 電源における負荷分散

電源回路では、複数の分岐間で負荷を均衡させるために線形抵抗器がよく使用されます。

4. アンプにおける信号処理

オーディオおよび通信システムでは、線形抵抗器が信号形成において重要な役割を果たします。

結論

抵抗器は電子機器の基礎です。 彼ら 一見簡単そうに見えますが、回路図上の抵抗器の記号から線形抵抗器と非線形抵抗器の実際の選択に至るまで、 設計決定 回路では、すべてが重要です。

様々な種類の抵抗器を明確に理解することは、安定性と適応性に優れたシステムを設計する上で有益です。つまり、線形抵抗器であれ非線形抵抗器であれ、その応用を熟知することが、信頼性と効率性に優れた電子製品を開発する鍵となるのです。

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