CR類の温度特性
 

ここでは、CR素子の温度特性についてまとめます。
(記事中の図やグラフは、各社のカタログから該当特性図を引用しています。)

● カーボン抵抗

古くからあるカーボン抵抗は、炭化水素の「熱分解析出」による炭素皮膜を抵抗体として用いており、一般的には-250~-300ppm/℃程度の負の温度係数(TCR)を持つ。
但し、非常に低抵抗や高抵抗になると添加物で抵抗値を調整するので温度係数が違ってくる。

図はKOAと松下のリード型(1/4~1/2W)の温度係数規格値を抜き出した物である。


松下の方が抵抗値範囲を絞ってより狭いTCRの値を表示しているが、どちらも数Ωの低抵抗では正側、数100kΩ以上の高抵抗では負側にTCRの値が広がっている。

カーボン以外の厚膜チップ抵抗や、金属皮膜(薄幕チップ抵抗)等では品種により抵抗体の組成を変えるので一般的な傾向はなく、その品種によって規定されているTCRの規格値を見るしかない。

厚膜チップ抵抗ではTCRが100ppm/℃以下の物も作れるのでF級(±1%)も普通にあるが、カーボンでは300ppm/℃で33℃変化すると1%抵抗値が変わってしまうのでG級(±2%)までしか作れず、温度範囲が広いと±2%精度も保証できない。


● フィルムC

フィルムコンデンサは誘電体の材質により特性が変わり、一般的に使われている品種は、 ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリプロピレン(PP)、ポリフェニレンスルフィド(PPS)、ポリエチレンナフタレート(PEN)の4種。(ポリエステル:通称マイラはPET) ポリカーボネード(PC)は今はあまり使われていない。

図は Rubyconの「フィルムコンデンサ テクニカルノート」の資料から引用しました。



温度特性が一番良いのはPPSで約-100ppm/℃、PPはそれより悪く、-250~-300ppm/℃あります。
PETやPENは正の温度特性で、損失など特性はやや落ちる。

ポリスチレン(通称スチコン)は-150ppm/℃程度の温度係数で比較的安定していますが、高温にも溶剤にも弱いので手はんだ必須。コンデンサとしての性能:損失や歪はPPよりも優れている。


高性能なCの代表としてマイカがありますが、誘電体そのものの温度特性は+50ppm/℃程度、製品としての規格値は右の双信のディップマイカの仕様のように、ランクで変わります。

最高級品のSEコンでは特性Fのみ。


● 積層セラミックC

セラミックCは、「温度補償用」と「高誘電率系」とでは全く特性が異なり、高誘電率系はあまりにも変化が激しいので温度係数の規定はなく、温度範囲の中での変化率のみが規定されています。高誘電率系は歪みが大きいうえに印加電圧で容量値が大きく減少するので、容量が半減しても構わない用途(デジタル系の電源パスコンなど)に限定すべき。

温度補償用ではCHで±60ppm/℃、COGで±30ppm/℃なので、温度が変わっても容量精度が保てます。




京セラのCOG特性のデータを示しますが、容量の安定性だけでなく損失もAudio帯域では0.01%以下で、 歪もPPに劣らないので十分に高性能なコンデンサとして使える。
チップセラミックはCOGの100V 0.1uFでも3216サイズなので、特別に大容量を求めなければ 高性能なフィルムCよりも安価で実装スペースも小さくできます。


● 電解コンデンサ

アルミ電解コンデンサは、電解液の温度特性で低温での劣化(ESRの上昇)が激しい。
固体タンタルコンデンサは低温特性が良いので-20℃でも使う車載用に賞用されていたが、古典的な2酸化マンガンタイプは性能が良くない(ESR大)ので近年は陰極材に導電性高分子を用いたコンデンサに置き換えられています。

参考として村田製作所の導電性高分子アルミ電解コンデンサの特性図を引用します。

あまりにも低ESRなので、並列時の配線インダクタンスによる反共振に注意が必要なほど。


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