シート抵抗とは

テクダイヤではセラミック応用製品として、単層セラミックコンデンサと共に薄膜チップ抵抗器も主力製品にラインアップしています。今回は薄膜チップ抵抗器に関連して、シート抵抗について記します。

【シート抵抗】

シート抵抗とは薄膜やフィルムなどの厚さが均一な薄い膜の電気抵抗を表すものです。膜の表面形状が正方形の時の対向する2辺間の抵抗のことで、単位は一般的にΩ/sq(オーム/スクエア)を用います。

例えば、薄膜チップ抵抗の抵抗値は、シート抵抗(Ω/sq) × 抵抗パターンの長さ(L) / 抵抗パターンの幅(W)で求めることができます。抵抗パターンが正方形であれば、抵抗値(Ω) = シート抵抗値(Ω/sq)となります。

100Ω

200Ω

 

【シート抵抗と面積】

シート抵抗は、正方形(抵抗パターン)の大きさ(面積)にかかわらず抵抗値は同じですが、定格電力が変わります。これをシート抵抗が100Ω/sqで作成したチップ抵抗を例に見てみます。

 

1, まず、抵抗パターンが□0.2mmの100Ω抵抗に、+5Vを印加します。

0.2mm

 

抵抗に流れる電流は、I = 5(V) / 100(Ω) = 0.05(A) となります。

抵抗の消費電力は、W = 0.05(A) ^2 × 100(Ω) = 0.25(W) となります。

 

2, 次に、1項の抵抗を直列に5個接続して、同じく+5Vを印加します。

0.2mmx5

 

直列接続ですので合成抵抗は、100(Ω) × 5個 = 500(Ω) となります。

抵抗に流れる電流は、I = 5(V) / 500(Ω) = 0.01(A) となります。

抵抗全体の消費電力は、W = 0.01(A) ^2 × 500(Ω) = 0.05(W) となります。

抵抗1個当たりの消費電力は、W = 0.01(A) ^2 × 100(Ω) = 0.01(W) となります。

 

3, 今度は、2項の直列抵抗を並列に5個接続してみます。

これで、抵抗パターンが□1.0mmの100Ω抵抗となり、□0.2mmに対し面積比で25倍になりました。

0.2mmx25

 

ここで、□0.2mmと□1.0mmの100Ω抵抗で、□0.2mm当たりの消費電力を比較してみます。

□0.2mmの場合、W = 0.05(A) ^2 × 100(Ω) = 0.25(W)

□1.0mmの場合、W = 0.01(A) ^2 × 100(Ω) = 0.01(W)

□1.0mmの100Ω抵抗は、□0.2mmの100Ω抵抗に対して、□0.2mm当たりの消費電力(発熱量)は1/25となっており、抵抗パターンの面積と定格電力は比例関係にあることがわかります。(単純計算で定格電力は25倍)

 

※これはシート抵抗の概念を単純化したものであり、厳密なメカニズムを説明したものではありません。また、実際には放熱条件等が関わってきますので、抵抗パターンの面積と電力の関係は必ずしも計算通りになるものではございません。

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