抵抗器の種類完全ガイド：固定抵抗器、可変抵抗器、非直線性抵抗器

回路基板に異なる種類の抵抗器が含まれる場合、設計者にとってもその決定は難しくなります。自分の回路が実際に必要とするものを知ることで、設計上の問題の半分は解決します。

このガイドでは、以下の内容を説明します。

• 抵抗器の種類の完全なチャート — 固定、可変、非直線形のファミリー。
• 炭素皮膜、金属皮膜、巻線、箔（フォイル）抵抗器の選び方。
• 設計においてポテンショメータ、サーミスタ、LDR、バリスタをいつ使用するか。
• SMD/スルーホール抵抗器の種類と、それぞれのコスト。
• アプリケーションに適した抵抗器の種類の選び方。

図： 固定、可変、非直線形の抵抗器ファミリーを示す抵抗器の種類チャート

抵抗器の種類チャート（クイック比較）

抵抗器の種類は3つのファミリーに分類されます。

• 固定抵抗器は、1つの値に固定されています： カーボンコンポジション、炭素皮膜、金属皮膜、金属酸化皮膜、厚膜、薄膜、巻線、金属箔があります。
• 可変抵抗器は手動で調整します： ポテンショメータ、レオスタット、トリマーがあります。
• 非直線形抵抗器は、温度、光、電圧に応じて自らの値が変化します： サーミスタ、LDR、バリスタがあります。

次のセクションで詳しく説明します。

抵抗器の種類： 固定、可変、非直線形抵抗器

図： 固定、可変、非直線形抵抗器から分岐する抵抗器の種類分類ツリー

1. 固定抵抗器は、ある値に製造され、その値に留まります。許容差、抵抗温度係数（TCR）、電力定格、ノイズ、長期安定性で評価します。完成した基板上のほとんどすべての抵抗器は固定抵抗器です。

2. 可変抵抗器は可動接点を露出しており、ドライバーで値を変更できます。トラック材料、テーパー、回転寿命、そして調整が一度きりなのか一万回なのかによって評価します。

3. 非直線形抵抗器は、抵抗器の外見をしたトランスデューサーです。その抵抗値は、温度（サーミスタ）、照度（LDR）、印加電圧（バリスタ）などの外部量の関数として意図的に変化します。これらは許容差ではなく、応答曲線で評価します。

回路図上では、固定抵抗器ファミリーはすべて同じ記号、IEC 60617の単純な長方形またはANSI/IEEE 315のジグザグ記号を共有します。

しかし、可変および非直線形のタイプは修飾記号を追加します： ポテンショメータは本体を通る矢印、サーミスタはTの付いた矢印、LDRは内側を指す矢印、バリスタは本体を通るUです。この修飾記号を認識することが、自分が描かなかった回路図を読む方法です。

実装形態による抵抗器の種類： SMD vs スルーホール

実装形態は第二の軸であり、3つのファミリーすべてに及びます。これはパッケージサイズの問題ではなく、部品が銅にどのように取り付けられるか、つまり組み立てにどれだけのコストがかかるかという問題です。

図： 部品実装されたPCB上のSMDおよびスルーホール抵抗器（チップ抵抗器を示す）

ほとんどの設計において、実際的な答えは「特別な理由がない限りSMD」であり、その理由となるのは電力、電圧、そして人の操作です。すでに表面実装を予定している場合は、SMD抵抗器パッケージサイズの完全ガイドでフットプリント側の決定事項を確認できます。

一般的な固定抵抗器の種類の説明

以下の7つの固定抵抗器ファミリーは、重要な一点、つまり抵抗素子が何でできていて、どのように堆積されたかだけが異なります。これらすべての抵抗器は、許容差、TCR、ノイズ、パルス耐量、価格の観点で比較できます。ここでは、各タイプの実際の得意分野と、新しい設計に依然として適しているかどうかを説明します。

図： 炭素皮膜、金属皮膜、巻線抵抗器の種類の比較

タイプ1： カーボンコンポジション抵抗器

カーボンコンポジション抵抗器は、炭素粉末とセラミックバインダーを混合した塊を、両端にリード線を付けて本体に成形したものです。体積全体が抵抗体であるため、焼き切れるような薄い表面層がなく、これが高エネルギーパルスやサージを処理できる理由です。

仕様： ただし、約5%～20%の許容差、±1500 ppm/°Cに達する可能性のあるTCR、高い電流ノイズ、湿度や経年変化による値の変動など、仕様は劣ります。カーボンコンポジション抵抗器の電力定格は1/8 W～2 Wです。

評価： 特にパルスエネルギー処理能力が必要な場合を除き、新しい設計でカーボンコンポジション抵抗器を使用しないでください。その場合でも、クラウバー回路、ESD放電経路、高圧放電回路などの用途に限られます。

タイプ2： 炭素皮膜抵抗器

炭素皮膜抵抗器は、高温のセラミックロッドに炭化水素ガスを吹き付けて作られ、これにより表面に薄い炭素層が堆積し、その後、その層にらせん状の溝を切って目標値まで調整します。これは購入できる中で最も安価なスルーホール抵抗器です。

仕様： 炭素皮膜抵抗器は、±2%～±5%の許容差、強い負のTCR（−200～−1000 ppm/°C）を持ち、1 Ω～10 MΩの範囲で1/8 W～2 Wの定格です。

評価： 数量が必要で精度が重要でない用途に使用できます。例： プルアップ、LED電流制限、ブリーダ抵抗、ホビーキット、手組みのものなど。

タイプ3： 金属皮膜抵抗器

金属皮膜抵抗器は、セラミックコア上に真空蒸着されたニッケルクロム（NiCr）層を使用し、炭素皮膜と同じ方法で調整されます。金属層は粒状ではなく均質であり、この一点の違いが許容差、安定性、低ノイズをもたらします。

仕様： 金属皮膜抵抗器は、±0.1%～±1%の許容差、±25～±100 ppm/°CのTCR（±50 ppm/°Cが一般的な商業グレード）、非常に低い電流ノイズ、優れた長期安定性を持ちます。電力定格は1/8 W～1 Wで、実用的な範囲は1 Ω～1 MΩです。

評価： 炭素皮膜の優れた代替品であり、測定に関わるスルーホール位置のデフォルトです。例： 基準分圧器、フィルタ回路、アンプ利得設定、オーディオ信号経路、計測機器など。ただし、高エネルギーのサージイベント向けには設計されていません。

タイプ4： 金属酸化皮膜抵抗器

金属酸化皮膜抵抗器は、セラミックロッド上に酸化スズ（SnO₂）層を堆積し、本体を難燃性の不燃セメントで被覆します。酸化皮膜はNiCrよりもはるかに高い皮膜温度（数百度C）に耐えることができます。そのため、同じ本体サイズでより多くの電力とパルスエネルギーを処理できます。

仕様： 許容差は±1%～±5%、TCRは±200～±350 ppm/°Cであり、精密部品ではありません。一般的な電力定格は1/2 W～5 Wで、高い動作電圧と優れたサージ耐性を持ちます。

評価： パワー用途におけるカーボンコンポジションの現代的な代替品となり得ます。 例： 主電源入力回路、スナバ、ブリーダおよび放電抵抗、突入電流経路、高電圧の近くに配置される抵抗器など。

タイプ5： 厚膜および薄膜抵抗器

厚膜と薄膜は、現代の基板に実際に配置する2つのチップ抵抗器ファミリーであり、合わせてほとんどすべての表面実装位置をカバーします。厚膜はセラミック上に焼成された抵抗ペーストを使用します。安価で、サージに対しても堅牢で、プルアップ、LED電流設定、一般的なデジタル用途のデフォルトです。

薄膜は、より薄いスパッタリングされた金属合金を使用し、レーザーで値を調整します。これにより、より厳しい許容差、約10分の1の温度ドリフト、低ノイズが得られますが、価格は数倍になります。詳細な比較については、厚膜 vs 薄膜抵抗器のガイドを参照してください。

評価： 抵抗器がアナログ量（分圧比、基準、アンプ利得、センス信号）を設定する精度が要求される場所には薄膜を使用してください。その他はすべて厚膜で問題ありません。

タイプ6： 巻線抵抗器

巻線抵抗器は、その名の通り、抵抗線（パワーグレードはニクロム、精密用はマンガニンまたはエバノーム）をセラミックまたはファイバーグラス製のコアに巻き付け、シリコーンまたはアルミニウム筐体で密封したものです。

巻線抵抗器には2つのタイプがあります：

• パワー巻線は、シャーシマウントのアルミニウムクラッドボディで1 Wから300 W以上を処理し、非常に大きなパルスエネルギーを吸収し、皮膜部品を蒸発させるような熱的虐待にも耐えます。
• 精密巻線は、±0.005%の許容差と、どの皮膜技術も達成できない低値域での±3 ppm/°Cという低いTCRを実現します。

しかし、コイルはコイルであり、インダクタンスを回路に持ち込みます。標準的な巻線抵抗器は数十kHzまで使用可能で、それ以上の周波数では発振し始めます。そのため、RFグレードの回路には適していません。

評価： より高い消費電力、パルスエネルギー、または低値の精度が必要な用途で使用されます。例： ダミーロード、制動抵抗、モーターおよびヒーター回路、電流シャント。

タイプ7： 金属箔抵抗器

金属箔抵抗器は、バルクのニッケルクロム合金箔を冷間圧延し、セラミック基板に接着し、フォトエッチングで精密なパターンに加工したものです。基板は、その熱膨張が箔の温度による自然な抵抗変化を機械的に相殺するように選択されています。

仕様： 許容差 ±0.001%、TCR 0.2～2 ppm/°C、年間数ppm台の長期ドリフト、無視できるインダクタンスとキャパシタンス、1秒未満の熱的安定化を実現します。

評価： 計測学および校正標準、精密計測機器、医療および航空宇宙用リファレンス、ATEで使用されます。その信頼性により、価格は高くなります。

注記

どのファミリーを選択した場合でも、完成した部品から値を読み取る必要があります。スルーホールタイプはカラーバンド、チップタイプは印刷された数値コードを使用します。これらについては、SMD抵抗器コードガイドおよびSMD抵抗器値ガイドで詳しく解説しています。

可変抵抗器の種類： ポテンショメータ、レオスタット、トリマー

可変抵抗器は、抵抗素子とワイパーと呼ばれる可動接点を使用します。構成、材料、調整機構の違いにより、ポテンショメータ、レオスタット、トリマーのいずれかとして使用されます。

図5： 回転型ポテンショメータ、サーメットトリマー、巻線レオスタットを示す可変抵抗器の種類

タイプ1： ポテンショメータ

ポテンショメータは、トラックの両端とワイパーの3つの端子すべてを引き出します。このように配線すると電圧分圧器となり、ワイパーでの出力電圧はシャフトの位置に追従します。ポテンショメータは、ボリュームコントロール、設定値ダイヤル、ジョイスティック軸などで広く使用されています。これは、ワイパーにほとんど電流が流れず、ワイパー抵抗がほとんど問題にならないためです。

タイプ2： レオスタット

レオスタットは同じ物理部品で、2つの端子のみを使用します。抵抗トラックの一端とワイパーが2つの端子として使用されます。これにより、負荷と直列の可変抵抗になります。

この場合、ワイパーには全負荷電流が流れ、接触抵抗が結果に直接現れ、部品の電力定格が実際の制約となります。実験セットアップで広く使用される可変抵抗器であるため、あらゆる電子/電気実験室で見つけることができます。

タイプ3： トリマー

トリマー（またはプリセット）は、基板実装型の小型ポテンショメータで、校正時にドライバーで一度調整され、その後は放置されます。単回転トリマーは粗い調整を行い、25回転サーメットトリマーはオフセットを適切にヌルするための分解能を提供します。

トラック材料が品質を決定します： カーボントラックは安価でノイズが多く、許容差は±20%です。サーメットトラックは安定しており、トリマーの標準です。

仕様書で省略されがちな仕様は回転寿命です。パネル用ポテンショメータは10,000～1,000,000サイクルの定格です。トリマーは多くの場合200サイクルの定格です。トリマーは、機器内部の校正など、動作が少ない場所に使用してください。

非直線形抵抗器の種類： サーミスタ、LDR、バリスタ

非直線形抵抗器は、抵抗器ファミリーの中で最も文書化が進んでおらず、設計者が値を有する部品としてではなく特性曲線を持つデバイスとして扱わないため、現場での故障の最も多い原因となっています。

タイプ1： NTCサーミスタ

NTCサーミスタは、焼結された金属酸化物ビーズであり、加熱されると抵抗が急激に低下します。センサーまたは突入電流制限器として使用できます。

• センサーとしては、25°Cで10 kΩのNTCが業界標準であり、ベータ値（通常3000～4500 K）によって特徴付けられ、分圧器を介して読み取られます。
• 突入電流制限器としては、大型のパワーNTCが電源入力と直列に配置され、その抵抗が電源投入時のコンデンサ充電サージを制限します。電流が流れると、自己発熱により抵抗が数分の一オームに低下するため、電力の無駄遣いを防ぎます。

図： NTCサーミスタ、PTCサーミスタ、LDR、バリスタを比較した非直線形抵抗器の応答曲線

タイプ2： PTCサーミスタ

PTCサーミスタはNTCとは逆の動作をします。ドープされたチタン酸バリウムから作られるスイッチングPTCは、キュリー点に達するまで低抵抗を維持し、その後、数度の範囲で抵抗が数桁増加します。リセッタブルヒューズとして使用され、故障電流をトリクルまでラッチし、電源が遮断されて冷却されると回復します。

タイプ3： LDR

LDR（フォトレジスタ）は、暗闇での約1 MΩから明るい光の下での数kΩまで抵抗が低下する硫化カドミウム膜を使用します。応答は遅く、数十から数百ミリ秒かかります。カドミウムはRoHSで制限されているため、新しい設計ではフォトトランジスタまたは環境光ICを使用する必要があります。それでも、LDRは主にナイトライト、夕暮れスイッチ、および従来型機器で使用されています。

タイプ4： バリスタ

バリスタ（ほとんどの場合、金属酸化物バリスタ（MOV））は、酸化亜鉛セラミックであり、バリスタ電圧以下では絶縁体として動作し、それ以上では低インピーダンスに変化します。過渡電圧のクランプに使用されます。V1mA、クランプ電圧、エネルギー定格（ジュール）、8/20 µsパルスに対するピークサージ電流で指定します。

MOVは吸収するサージごとに劣化し、最終的には短絡故障します。そのため、主電源設計では熱保護付きMOVを使用するか、上流にヒューズを配置します。

PCB設計における特殊な抵抗器の種類（アレイ、シャント、ゼロオーム）

さらに4つの抵抗器タイプが、基板の作り方だけを理由に存在し、それぞれが電気的な問題ではなく、レイアウトまたは製造上の問題を解決します。

タイプ1： 抵抗アレイとネットワーク

抵抗アレイは、4つまたは8つの素子を1つのボディに収めます。1206サイズのパッケージに4つの0402素子を収めるのが一般的な慣例です。プルアップバンクやバス終端で、3つの配置と多くの基板面積を節約できます。

本当の利点はより微妙です： 素子は一緒に印刷され調整されるため、その比許容差（多くの場合±0.05%）とトラッキングTCR（多くの場合±5 ppm/°C）は、絶対許容差よりもはるかに優れています。これにより、アレイは絶対値が緩くても、マッチングされた分圧器に最適です。

タイプ2： 電流センスシャント

電流センスシャントは、約0.2 mΩ～100 mΩの固体金属素子抵抗器で、TCRがほぼゼロのマンガニンまたはゼラニン合金から作られています。

およそ10 Aを超える場合は、4端子（ケルビン）シャントを使用してください。2つの太いパッドが負荷電流を流し、2つの独立したセンスパッドが素子自体に接触するため、はんだ接合部やトレース抵抗が測定に影響しません。大電流での2端子シャントは、負荷と同じくらいレイアウトを測定することになります。

タイプ3： ゼロオーム抵抗器

ゼロオーム抵抗器は、抵抗器フットプリント内のリンクであり、「000」または「0」とマークされ、値ではなく最大抵抗（通常≤50 mΩ）と最大電流で指定されます。これにより、単層基板上でのトレース交差が可能になり、PCB上の異なる信号/電源経路を構成するための実装/未実装オプションが得られます。

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適切な抵抗器の種類の選び方

次の5つのフィルターを順番に適用してください。各ステップでファミリーが候補から外れるため、ステップ5までには、通常20個ではなく2個の部品の間で選択することになります。

1. 最初に値と許容差を決定します。
2. 電源の最大電力定格を確認します。
3. 安定性を確認します： TCR、ノイズ、長期ドリフト。
4. 環境と実装形態を適合させます。
5. 決定する前に、入手可能性とコストを確認します。

図： 抵抗器の種類選択フローチャート

アプリケーション別の抵抗器の種類： どれを選ぶべきか？

抵抗器の選択からPCB組み立てへ

このガイドで説明した多くの抵抗器の種類は、自動化されたピックアンドプレース組み立て用に設計された表面実装パッケージで利用可能です。

一般的な値の標準的な厚膜チップ抵抗器はベーシック部品として利用可能であり、調達を簡素化し、組み立ての複雑さを軽減するのに役立ちます。多くの汎用PCB設計では、厚膜抵抗器が実用的なデフォルトの選択肢です。

薄膜、高精度、シャント、および抵抗アレイ部品は、BOMを確定する前に追加の在庫確認が必要になる場合があります。実用的なワークフローは、JLCPCB部品ライブラリを抵抗値、許容差、TCR、パッケージ、部品カテゴリでフィルタリングし、在庫を確認して、選択した部品番号をBOMに直接追加することです。

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結論

適切な抵抗器の種類の選択は、精度、電力処理、安定性、調整の必要性など、回路の要件によって異なります。固定、可変、非直線形の抵抗部品の違いを理解することは、各アプリケーションに適した信頼性の高い部品を選択するのに役立ちます。

抵抗器選択における一般的な間違いを避ける：

• 精密分圧器に炭素皮膜抵抗器を使用すること。
• 巻線および皮膜部品のパルス定格を無視すること。
• ディレーティングマージンを追加せずに、定格電力で抵抗器を選定すること。
• ポテンショメータが適切な場所にトリマーを使用すること。

適切な部品を選択したら、JLCPCB部品ライブラリを通じて検証済みの部品を調達し、PCBAサービスを通じて設計を回路図から組み立て済みPCBへと進めることができます。

抵抗器の種類に関するFAQ

Q： 抵抗器の主な種類は何ですか？

抵抗器の主な種類は、固定、可変、非直線形です。固定抵抗器には、カーボンコンポジション、炭素皮膜、金属皮膜、金属酸化皮膜、厚膜、薄膜、巻線、金属箔が含まれます。可変抵抗器には、ポテンショメータ、レオスタット、トリマーが含まれます。非直線形抵抗器には、NTCおよびPTCサーミスタ、LDR、バリスタが含まれます。

Q： 固定抵抗器と可変抵抗器の違いは何ですか？

固定抵抗器は1つの値に製造され、その寿命を通じてその値に留まります。許容差、TCR、電力定格で選択します。可変抵抗器は抵抗トラックと可動ワイパーを持ち、組み立て後にその値を変更できます。ユーザーがポテンショメータのつまみを回すか、技術者が校正時にトリマーを一度調整するなどです。

Q： 最も精度の高い抵抗器の種類はどれですか？

金属箔抵抗器は、利用可能な最も精度の高い抵抗器の種類であり、±0.001%の許容差、0.2～2 ppm/°CのTCR、年間わずか数ppmのドリフトを達成します。計測学、校正標準、精密計測機器で使用されます。妥当な価格で高精度な部品が必要な場合は、±0.05%および5 ppm/°Cの精密薄膜が実用的な選択肢です。

Q： 最も多くの電力を処理できる抵抗器の種類はどれですか？

巻線抵抗器が最も多くの電力を処理します。ガラス質エナメルおよびアルミニウムクラッドのシャーシマウント巻線は、ヒートシンク使用時、数ワットから300 W以上まで定格があり、非常に高いパルスエネルギーを吸収します。欠点は直列インダクタンスであるため、RFおよび高速エッジ信号経路から遠ざけてください。金属酸化皮膜は基板上で1 W～5 Wの範囲をカバーします。

Q： PCBではどの抵抗器の種類を使用すべきですか？

現代のPCBでは、プルアップ、LED電流設定、一般的なデジタル位置には厚膜チップ抵抗器をデフォルトとし、抵抗器がアナログ量を設定する場所には薄膜に切り替えてください。電流センシングにはメタルストリップシャント、プルアップバンクにはアレイ、高電圧またはスナバ位置には金属酸化皮膜、実際の電力消費には巻線を追加してください。