高温用抵抗器選択ガイド

高温のオーブンに電子機器を入れることはお勧めしませんが、高温環境で動作する必要があるデバイスもあります。そのような状況では、特に温度が上がりすぎてはんだが溶ける可能性がある場合、信頼性が主要な懸念事項となります。これらの環境向けのボード設計は独自のものですが、設計者はこれらの温度に耐え、信頼性を持って動作するコンポーネントを見つける必要があります。高出力の電子機器が真空中で動作する領域、産業用モニタリング機器、科学機器などが含まれます。

GaN/SiCに基づく高温半導体コンポーネントのおかげで、信頼性の焦点は半導体からパッシブに移りました。市場には幅広い高温抵抗器があり、これらのコンポーネントは新しいデバイスの全体的な信頼性を確保するのに役立ちます。次の高温システム用の高温抵抗器を選択する際に知っておくべきことと、いくつかの例示コンポーネントをここに紹介します。

高温抵抗器を特別なものにするものは何ですか？

抵抗器には多くの形態があります、金属および金属酸化膜、箔および炭素抵抗器、セラミックス、およびワイヤ巻き抵抗器を含みます。低出力定格および低～中程度の温度用に設計された抵抗器は、これらの定格を超えると抵抗値が大きく変化することがあります。基本的に、抵抗器は焼損するとショートまたはオープン回路になる可能性があります。高温抵抗器を他の抵抗器と異なるものにするのは、封入材料です。これは、高出力散逸/高温での抵抗器の主要な故障点です。

本質的に、高温抵抗器は、高温で内部のフィルム/ワイヤに亀裂が入ったり、溶けたり、機械的ストレスをかけたりしない封入材料で構築されています。封入材料に亀裂が入るのは、抵抗器内のさまざまな材料の熱膨張係数の違いが原因であることがあります。高温で内部のフィルム/ワイヤに機械的ストレスがかかることもあります。

これらの抵抗器は、動作中の体積変化に耐えるか、または単により少ない量で膨張するように構築されているため、温度変化に伴う抵抗値の変動がしばしば小さくなります。高温抵抗器はまた、より頑丈である傾向があります。高温に耐える能力の他に、スルーホール、プラグイン、またはシャーシマウントコンポーネントであるためです。これは、はんだが溶ける温度に耐える必要があるため、SMDコンポーネントとしては利用できません。

高温抵抗器の重要な仕様

高温抵抗器を選択する際には、注意すべきいくつかの重要な仕様があります。これらの抵抗器に関する重要な仕様は、電気的および熱的負荷下での抵抗値と定格電力に関する信頼性を中心に展開されます。コンポーネントの温度が変化すると、その抵抗値も変化します。すべての抵抗器は電力を熱として放散し、それによってコンポーネントの温度が上昇します。高温でコンポーネントの抵抗値が変化すると、熱として放散する電力も変化するのです！ 電力放散、周囲温度、および抵抗値の間のこれらの関係は、2つの重要な仕様で要約できます：

• 抵抗温度係数。 サーミスタと同様に、すべての抵抗器には抵抗温度係数があります。この仕様は、コンポーネントの温度が変化するときに抵抗値がどのように変化するかを示します。高精度高温抵抗器の典型的な値は、℃あたり数百ppmです。

• 温度に対する電力ディレーティング。 この仕様は、コンポーネントが加熱されるにつれて、コンポーネントの最大電力放散定格がどのように変化するかを示します。これは、周囲温度の観点から指定されることが最も理解しやすい方法です。周囲温度が高い場合、コンポーネントによる最大電力放散は低くなります。これは通常、負の傾斜を持つ線形グラフで要約されます。

もう1つの重要な仕様は取り付けスタイルです。シャーシマウントコンポーネントは非常に頑丈ですが、取り付け穴を含めない限りPCBには取り付けられません。これらのコンポーネントは、通常、スルーホールコンポーネントとして利用可能であり、機械的ソケットに差し込むか、直接PCBに取り付けることができます。以下の例は、いくつかの安価な高温抵抗器を示しています。

TE Connectivity, SBCシリーズ

TE ConnectivityのSBCシリーズのセラミックワイヤーワウンド抵抗器は、高い電力放散に耐えるように設計されており、数百℃までの温度で動作するように定格されています。これらの抵抗器はスルーホールコンポーネントであり、いくつかの低電力産業用途に非常に望ましい電力ディレーティング特性を持っています。また、200 ppm/°C（18R以下で400 ppm/°C）の低い抵抗温度係数と、70 °Cでの1000時間負荷寿命における±3％の抵抗変動のみを持っています。例としては、最大電力定格が17 Wで、最大温度定格が350 °CのSBCHE15330RJがあります。

TE Connectivity, SQシリーズ

TE ConnectivityのSBCシリーズセラミックワイヤーワウンド抵抗器は、最大温度定格が250°Cの小型抵抗器です。これらの抵抗器は、精密な高電力アプリケーションに最適で、1000Vで1分間の負荷をかけても抵抗値の変化がありません。これらのスルーホールコンポーネントは、70°Cでの1000時間の負荷寿命において±5%の抵抗変動を持ちます。また、5分間の16倍の電力定格で不燃性です。上記のTE Connectivityの他の高温抵抗器と比較して、これらの抵抗器は約80°Cまで電力減少がありません。一例として、SQMW7100RJ 100オーム/7Wワイヤーワウンドセラミック抵抗器があります。

Stackpole Electronics、KALシリーズ

Stackpole ElectronicsのKALシリーズシャーシマウントワイヤーワウンド抵抗器は、高温の産業環境に最適な別のコンポーネントセットです。一例として、KAL50FB50R0 50オーム抵抗器があり、最大50Wの電力定格と最大275°Cの温度定格を持ちます。このコンポーネントは、非常に低い温度係数の抵抗値を20ppm/°Cとしています。この抵抗器のシャーシマウントスタイルは、産業環境、車両内、または振動や動きが激しい機器に最適です。

次の産業製品は、高温、高湿度、さまざまな化学物質への露出、振動、およびその他の危険に耐える必要があります。上記の高温抵抗器は、次の産業システムが信頼性を保つために必要な多くのコンポーネントの一部に過ぎません。Octopartのコンポーネント検索およびフィルタリング機能は、次のシステムに適したコンポーネントを絞り込むのに役立ちます。パーツセレクターガイドを使用して、電子コンポーネントを探してみてください。

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