高電圧抵抗器とは
高電圧抵抗器 (英: high voltage resistor) とは、kVオーダーの非常に高い電圧まで対応できる抵抗器のことです。
抵抗値は最大100Ωまで対応できるものなどがあり、用途に合わせてさまざまな製品が展開されています。高い抵抗値や狭偏差に対応しており、回路信号のばらつきを抑制したりすることも可能です。抵抗器は回路の中で抵抗の役割を果たし、電気の流れを抑制できる電子部品です。回路を流れる電気量を抑制したり、適正に回路が作動することを助けたりする働きをします。
高い抵抗率を持った導体を材料として使用することで、電気の流れを抑制します。高電圧抵抗器は、抵抗器の中でも高電圧に特化しているものであるため、使用する部品が高い絶縁性が保持することで高電圧に対応できるようになります。
高電圧抵抗器の使用用途
高電圧抵抗器は、高い電圧に対応した抵抗器であるため、高い電圧回路を持つ機器に適しています。主な使用用途は、高電圧電源、Ｘ線電源、プリンター、複写機、自動車、エアコン、照明、静電気放電、レーザー・プラズマディスプレイ用の電源などです。
1. 医療用途
医療用途における電子コンテンツは、近年急速に成長しています。新しいタイプの家庭用健康機器、病院のベッドの高機能化、患者の検査とモニタリングなどに高電圧抵抗器が使われます。
検査・モニターには、X線装置、超音波検査装置、携帯型除細動器、血圧および血糖値モニター、電動車椅子、病院用ベッドなどがあります。
2. 自動車用途
自動車分野では、EVのエンジン制御、インバータ制御、DC-DCコンバータ、充電器、ハイブリッド/EVのバッテリパック、ATの制御、車体制御、カーナビゲーションシステムなどに、多くの高電圧抵抗器が使用されます。また、先進運転支援システム、車両照明、バッテリ管理システムなどにも有用です。
3. 産業用途
産業用途では、インバータ/ACサーボアンプ、制御回路、LAN、HDD/SSD、コントローラなどのデジタルI/O、アナログ入力、出力、無停電電源装置、試験/測定機器、産業用などの自動機器などに多く使われます。また、PC、バッテリ、セキュリティシステム、煙探知機、ソーラーインバータなども用途の1つです。
4. 通信用途
通信用途では、スマートフォン、テレコム電源、加入者ライン カード、タブレットPC、無線基地局、モノのインターネットなどが挙げられます。また、GPS、電源、セットトップ ボックス、無線 LAN、ウェアラブル、モデム/ルータなどにも高電圧抵抗器が使用されます。
5. エネルギー用途
エネルギー関連では、スマートメータ、パワーコンディショナ、省エネスマート家電、LED照明、蓄電システム、空調管理などに高電圧抵抗器が使用されます。
高電圧抵抗器の原理
高電圧抵抗器の構成要素は、基板と碍子をベースとして、抵抗体素子、素子を保護する保護コート、外部電極、素子に接続する内部電極などです。各部分がそれぞれ高電圧に耐えられる構造になっており、碍子には主にアルミナ系が多く使用されます。
また、抵抗体にもパターンがあり、ベタ、ミアンダ、サーペンタインなどの高電圧に耐えられるような形状です。ベタは、一般的な厚膜抵抗器のパターンです。ミアンダは線状のパターンで、長く引き回すことにより抵抗体の電圧勾配を低減する効果があります。
また、サーペンタインは、切り欠きがあるパターンで、抵抗値トリミングなどで高い抵抗値に切り上げる際に用いられます。抵抗器は抵抗体を形成した後に、抵抗値を調整するためのトリミングを行います。抵抗値を調整する方法は、シングルカット、ダブルカット、Lカットなどです。
高電圧抵抗器のその他情報
超精密級高電圧用抵抗器
超精密級高電圧用抵抗器と称する抵抗器があります。使用温度範囲は-55～+150℃で、低い温度係数です。長期安定性と負荷寿命における抵抗変化を最小限に抑えています。また、パルス電圧の変化から保護されます。
具体的な用途は、理化学測定装置・X線装置・電子顕微鏡等の産業機器などです。外装塗装表面は特殊処理を施して表面リークの影響を少なくしています。表面の清掃に際しても溶剤の使用が可能です。
参考文献
https://article.murata.com/ja-jp/article/what-is-resistor
https://www.murata.com/ja-jp/products/resistor/highvoltage
https://www.general-bussan.co.jp/product/resistor/lead/high.html
https://www.koaglobal.com/product/purpose/hva
https://www.koaglobal.com/product/library/resistor/basic