APDahlen Applications Engineer
かつて、炭素ソリッド抵抗器（炭素組成抵抗器）が単一乾電池に匹敵するほど一般的だった時代がありました。高級な例を図1に示します。この写真は、TektronixのCA型プラグインモジュールに取り付けられた炭素ソリッド抵抗器の一群です。最も目立つ炭素ソリッド抵抗器は、写真の右上にあるオレンジ - オレンジ - オレンジ - シルバーのカラー バンドです。このモジュールは、1960年代後半に設計された547型オシロスコープのものです。このオシロスコープは当時としては最新鋭で、新車1台分の価格で販売されていたため、ハイエンドという言葉を使いました。
技術的なヒント： 抵抗器の追加情報については、この重点記事（固定抵抗器の種類と特徴）を参照してください。そこでは、これらの必須部品を分類し、調達するのに役立つ明快な解説とともに、抵抗器のタイプについての完全な説明をご覧いただけます。
図1： 真空管テクトロニクス製オシロスコープに取り付けられた炭素ソリッド抵抗器の一群を示すクローズアップ写真。これは、銀はんだ付けされたセラミックスタンドオフ端子を備えた芸術作品です。
技術的なヒント： 図1に示すほぼすべての抵抗器には4つのカラー バンドがあります。 例えば、オレンジ - オレンジ - オレンジ - 銀の抵抗器の抵抗値と許容差を決定する方法を知っていますか? 知らない場合は、DigiKey抵抗器カラーコードカリキュレータの画面
図2： DigiKey抵抗器カラーコードカリキュレータの画面
名前が示すように、炭素ソリッド抵抗器は炭素元素で形成されています。 たとえて言えば、抵抗を鉛筆の芯と考えてください。 鉛筆の芯が抵抗体で、茶色の抵抗器の外側（図1） は抵抗器を囲む木のようなものです。 炭素ソリッド抵抗器の課題は、特定のサイズで特定の抵抗を備えたコアを製造することです。 たとえば、前述のオレンジ - オレンジ - オレンジ - 銀の抵抗器は、2Wの熱を放散するように設計されています。 この難しさを理解するには、次の製法で抵抗器を焼成することを想像してください。
- 微粉末の絶縁材から始めます。
- 凝集力を失うことなく何千回も熱サイクルできる熱活性化結合剤を加えます。
- 必要に応じてカーボンパウダーを加え、最終製品に望ましい抵抗値に設定します。
- 粒度分布にばらつきがあると抵抗値が安定しないので、材料を均一に分散させるために十分に混合します。
- 細い棒状に（鉛筆の芯のように）押し出します。
- 完成するまで焼成します。
- 長さに合わせてカットします。
- 接続ワイヤを端に付けます。
- 少量の材料を削って抵抗をトリミングします。
- 電気絶縁性であり熱伝導性のある材料で覆います。
- より小さい許容差の部品が必要な場合は、バッチまたは個別で最終抵抗値をテストします。
- カラーバンドを付けます。
このプロセスには多くの手順があります。 材料の品質管理は不可欠です。 押し出しプロセスとワイヤの物理的な接続では、エラーが発生しやすくなります。 前述の銀色のバンドが示すように、結果として得られる許容差は特に厳しいものではありません。 また、これは今日の基準からすると比較的高価な製造プロセスです。
関連したこととして、出来上がった多孔質素材は、外的要因によるダメージを受けやすいということにも触れておかなければなりません。水分は、カーボンマンドレルとワイヤの結合を損傷する可能性があります。また、私の経験では、長時間の熱にさらされた炭素ソリッド抵抗器は、ドリフトすることがあります。
技術的なヒント： 製造技術は時代とともに変化します。炭素ソリッド抵抗器は、安価であったため、かつては人気がありました。今日、製造技術は変化し、金属皮膜のような抵抗器が、より少ない費用で製造できるようになり、信頼性が向上し、許容差が厳しくなっていることからもわかるように、品質管理が向上しています。
炭素ソリッド抵抗器の人気
炭素ソリッド抵抗器は、依然として人気のある部品です。特に、古い機器を修復する人、あるいは当時の部品で製作する人に人気があります。真空管オーディオやギターアンプは、確かに炭素複合体抵抗器の最大の消費量を占めています。 確かに、この古いものに対する懐かしさもいいものです。私はテクトロニクスのオシロスコープのような古い機器のコレクターとして批判するつもりはありません。 代わりに、これらのビンテージコンポーネントを安全に試してみることをお勧めします。
炭素ソリッド抵抗器の入手可能性
DigiKeyの炭素ソリッド抵抗器の品揃えは限られています。一般的な10kΩの製品を考えてみましょう。この記事の執筆時点で、35の値がリストされています。これらの多くは、在庫ゼロの廃番品です。在庫があるものでも、価格は1個0.62ドルから5.06ドルです。例えば、これは
NTE Electronics 10 kΩ、10% 1 W 抵抗器です。
※この商品はアメリカ国内のみの販売品です。
炭素ソリッド抵抗器の代替品
当時を正しく復元するための代用品はありません。入手先は限られています。先に述べたNTEの部品のような新しい抵抗器を探すか、ネットオークションでNOS（New Old Stock）を探すか、ドナー機器から機能する抵抗器を引き抜くかです。
一方、基準を緩和し、新技術の使用を認めると、多種多様な優れた選択肢が見つかります。その1kΩ 1W抵抗器は 263 DigiKeyオプションのどれかで置き換えることができます。
公平を期すために言うと、これらのフィルム型抵抗器の多くは、旧式の抵抗器よりも優れた性能を発揮します。 許容誤差はより厳しく、最新のデバイスは環境要因の影響を受けにくく、ノイズも低く、コストも低くなります。
しかし、私は理解しています。新しいテクノロジは、あなたのギターアンプには似合いません。音も匂いも違います。このような古いコンポーネントと当時の真空管を扱う経験は、確かにやりがいのあるものです。
ご健闘をお祈りします。
APDahlen
追伸 抵抗器とその構造の詳細については、この重点記事（固定抵抗器の種類と特徴）を参照してください。そこには、炭素組成を含むすべてのDigiKey抵抗器タイプの詳細な説明が記載されています。
追伸 ヴィンテージ機器を製作される場合は、図3に示すような端子ストリップおよびタレット基板を組み込むことをご考慮ください。これらのアクセサリは、回路レイアウトを改善します。
図3： ビンテージ機器のクリーンな回路構築に一般的に使用される端子板の写真
著者について
Aaron Dahlen 氏、LCDR USCG（退役）は、DigiKeyでアプリケーションエンジニアを務めています。彼は、技術者およびエンジニアとしての27年間の軍役を通じて構築されたユニークなエレクトロニクスおよびオートメーションのベースを持っており、これは12年間の教育によってさらに強化されました（経験と知識の融合）。ミネソタ州立大学Mankato校でMSEEの学位を取得したDahlen氏は、ABET認定EEプログラムで教鞭を取り、EETプログラムのプログラムコーディネーターを務め、軍の電子技術者にコンポーネントレベルの修理を教えてきました。彼はミネソタ州北部の自宅に戻り、このような記事のリサーチや執筆を楽しんでいます。LinkedIn | Aaron Dahlen - Application Engineer - DigiKey