SMD 抵抗器 - 種類、パラメータ、特性

抵抗器は、ある種の抵抗を持つ要素です。これは、電子工学や電気工学で電流を制限したり、必要な電圧を取得したりするために使用されます (たとえば、抵抗分圧器を使用)。 SMD抵抗器は表面実装抵抗器、つまり表面実装抵抗器です。

抵抗器の主な特性はオームで測定される公称抵抗であり、これは抵抗層の厚さ、長さ、材料、および電力損失に依存します。

表面実装電子部品は、古典的な意味での接続端子を持たないため、寸法が小さいという特徴があります。バルクインストールアイテムには長い納期がかかります。

以前は、電子機器を組み立てる際には、回路部品を相互に接続するか (ヒンジ付きアセンブリ)、プリント基板に通して対応する穴に通していました。構造的には、それらの結論または接点は、要素の本体上の金属化パッドの形で作成されます。マイクロ回路や表面実装トランジスタの場合、素子には短くて硬い「脚」があります。

SMD 抵抗器の主な特徴の 1 つはそのサイズです。これはボックスの長さと幅であり、これらのパラメータに従って、ボードのレイアウトに対応する要素が選択されます。通常、ドキュメント内の寸法は 4 桁の数字の省略形で書かれます。最初の 2 桁は要素の長さを mm 単位で示し、2 番目の文字のペアは幅を mm 単位で示します。ただし、実際にはエレメントの種類やシリーズによっては表記と寸法が異なる場合があります。

SMD 抵抗器の一般的なサイズとそのパラメータ

 図 1 — デコード標準サイズの指定。

1. SMD抵抗器 0201:

L = 0.6 mm; W = 0.3 mm; H = 0.23 mm; L1 = 0.13 m。

• 定格範囲: 0 オーム、1 オーム - 30 MΩ

• 公称値からの許容偏差: 1% (F); 5%(日)

• 定格電力: 0.05W

• 動作電圧: 15V

• 最大許容電圧：50V

• 動作温度範囲: –55 ～ +125 °C

2. SMD抵抗器 0402:

L = 1.0 mm; W = 0.5 mm; H = 0.35 mm; L1 = 0.25 mm。

• 定格範囲: 0 オーム、1 オーム - 30 MΩ

• 公称値からの許容偏差: 1% (F); 5%(日)

• 定格電力: 0.062W

• 動作電圧: 50V

• 最大許容電圧：100V

• 動作温度範囲: –55 ～ +125 °C

3.SMD抵抗器 0603:

L = 1.6 mm; W = 0.8 mm; H = 0.45 mm; L1 = 0.3 mm。

• 定格範囲: 0 オーム、1 オーム - 30 MΩ

• 公称値からの許容偏差: 1% (F); 5%(日)

• 公称電力: 0.1W

• 動作電圧: 50V

• 最大許容電圧：100V

• 動作温度範囲: –55 ～ +125 °C

4. SMD抵抗器 0805:

L = 2.0 mm; W = 1.2 mm; H = 0.4 mm; L1 = 0.4 mm。

• 定格範囲: 0 オーム、1 オーム - 30 MΩ

• 公称値からの許容偏差: 1% (F); 5%(日)

• 定格電力: 0.125W

• 動作電圧: 150V

• 最大許容電圧：200V

• 動作温度範囲: –55 ～ +125 °C

5. SMD抵抗器 1206:

L = 3.2 mm;幅 = 1.6 mm; H = 0.5 mm; L1 = 0.5 mm。

• 定格範囲: 0 オーム、1 オーム - 30 MΩ

• 公称値からの許容偏差: 1% (F); 5%(日)

• 公称電力: 0.25W

• 動作電圧: 200V

• 最大許容電圧：400V

• 動作温度範囲: –55 ～ +125 °C

6. SMD抵抗器 2010:

L = 5.0 mm; W = 2.5 mm; H = 0.55 mm; L1 = 0.5 mm。

• 定格範囲: 0 オーム、1 オーム - 30 MΩ

• 公称値からの許容偏差: 1% (F); 5%(日)

• 公称電力: 0.75W

• 動作電圧: 200V

• 最大許容電圧：400V

• 動作温度範囲: –55 ～ +125 °C

7. SMD抵抗器 2512:

L = 6.35 mm; W = 3.2 mm; H = 0.55 mm; L1 = 0.5 mm。

• 定格範囲: 0 オーム、1 オーム - 30 MΩ

• 公称値からの許容偏差: 1% (F); 5%(日)

• 公称電力: 1W

• 動作電圧: 200V

• 最大許容電圧：400V

• 動作温度範囲: –55 ～ +125 °C

ご覧のとおり、以下の表では、チップ抵抗器のサイズが大きくなるにつれて公称消費電力も増加します。この依存性は、他のタイプの抵抗器の幾何学的寸法と同様に、より明確に示されています。

表 1 — SMD 抵抗器のマーキング

サイズに応じて、3 種類の抵抗定格マークのいずれかが使用されます。マーキングには次の 3 種類があります。

1. 3桁付き。 この場合、最初の 2 つはオームの数を意味し、最後の数字はゼロを意味します。 E-24シリーズの抵抗器はこのように指定されており、公称値(公差)から1%または5%の誤差があります。このマーキングが付いている抵抗器の標準サイズは、0603、0805、および 1206 です。そのようなマーキングの例: 101 = 100 = 100 オーム

図 2 は、公称値 10,000 オーム (10 kオームとも呼ばれる) の SMD 抵抗器の画像です。

 2. 4文字入り。 この場合、最初の 3 桁はオームの数を示し、最後の桁はゼロの数を示します。これは、標準サイズ 0805、1206 の E-96 シリーズの抵抗器を説明する方法です。文字 R がマークに存在する場合、それは整数と分数を区切るカンマの役割を果たします。したがって、マーキング４４０２は、４４，０００オームまたは４４キロオームを意味する。

図 3 — 44 kΩ SMD 抵抗のイメージ

3. 数字と文字の3文字を組み合わせたマークです。 この場合、最初の 2 文字はコード化された抵抗値をオーム単位で示す数字です。 3 番目の符号は乗数です。したがって、標準サイズの 0603 抵抗器は、許容差 1% で E-96 シリーズ抵抗器からマークされます。文字の因数への変換は、次の順序で実行されます。 R = 10^-1; B = 10; C = 10 ^ 2; D = 10^3; E = 104; F = 10^5。

コード（最初の 2 文字）のデコードは、次の表に従って実行されます。

表 2 — SMD 抵抗をマーキングするためのコードのデコード

図 4 — 3 桁のマークが 10C の抵抗器。表と指定された係数の数を使用する場合、10 は 124 オームであり、C は 10 ^ 2 の係数であり、12 400 オームまたは 12.4 に相当します。 kオーム。

抵抗器の主なパラメータ

理想的な抵抗では、その抵抗のみが考慮されます。実際には、状況は異なります。抵抗にも寄生誘導容量成分があります。以下は等価抵抗回路のオプションの 1 つです。

図5｜等価抵抗回路

図からわかるように、コンデンサ（コンデンサ）とインダクタンスの両方があります。それらの存在は、各導体が特定のインダクタンスを持ち、導体のグループには寄生容量があるという事実によるものです。抵抗器の場合、これらは抵抗層の位置とその設計に関係します。

これらのパラメータは通常、DC 回路や低周波回路では考慮されませんが、数十 kHz から数百 kHz の周波数で電流が流れる高周波無線送信回路やスイッチング電源では重大な影響を与える可能性があります。このような回路では、プリント回路基板の導電経路の不適切な配線の内部に寄生コンポーネントが存在すると、動作が不可能になる可能性があります。

したがって、インダクタンスとキャパシタンスは、周波数の関数としてインピーダンスと電流と電圧のエッジに影響を与える要素です。周波数特性の点で最も優れているのは、まったく同じ小型の表面実装素子です。

図 6 — グラフは、さまざまな周波数における抵抗器の合計抵抗とアクティブ抵抗の比を示しています

インピーダンスには、アクティブ抵抗と寄生インダクタンスおよび容量リアクタンスの両方が含まれます。グラフは、周波数が増加するにつれてインピーダンスが低下することを示しています。

抵抗器の設計

表面実装抵抗器は安価で、コンベア上での電子デバイスの自動組み立てに便利です。ただし、それらは見た目ほど単純ではありません。

図7｜SMD抵抗器の内部構造

この抵抗器は、Al2O3 (酸化アルミニウム) の基板をベースとしています。これは、良好な誘電体であり、良好な熱伝導性を備えた材料です。動作中に抵抗器のすべての電力が熱に放出されるため、これも同様に重要です。

抵抗層としては、クロムや二酸化ルテニウムなどの薄い金属または酸化膜が使用されます (上の図を参照)。抵抗器の特性は、この皮膜を構成する材料によって異なります。個々の抵抗器の抵抗層は厚さ 10 ミクロンまでの皮膜であり、TCR (抵抗温度係数) が低い材料で作られており、高温安定性が得られます。パラメータと高精度の素子を作成する可能性を考慮すると、そのような材料の例としてはコンスタンタンがありますが、そのような抵抗器の定格が 100 オームを超えることはほとんどありません。

抵抗パッドは一連の層から形成されます。内側の接触層は銀やパラジウムなどの高価な材料でできています。中間体はニッケルでできています。そして外側は鉛錫です。この設計は、層の高い接着性 (凝集性) を確保する必要があるためです。接点の信頼性とノイズはそれらに依存します。

寄生成分を減らすために、抵抗層を形成する際に次の技術的解決策に到達しました。

図8｜抵抗層の形状

このような要素の取り付けは、炉やアマチュア無線のワークショップで、はんだごてを使用して、つまり熱風の流れを使用して実行されます。したがって、製造時には加熱と冷却の温度曲線に注意が払われます。

図 9 — SMD 抵抗をはんだ付けする際の加熱および冷却曲線

結論

表面実装部品の使用は、電子機器の重量と寸法、および素子の周波数特性にプラスの影響を与えました。現代の産業では、SMD 設計の一般的な要素のほとんどが生産されています。含まれるもの: 抵抗、コンデンサ、ダイオード、LED、トランジスタ、サイリスタ、集積回路。