抵抗

オームの法則「V(電圧)=R(抵抗) x I(電流)」に従って電流を制限する目的で利用します。以下の種類があります。

抵抗の種類

一般的なカーボン抵抗の他、金属皮膜抵抗、チップ抵抗などがあります。また抵抗値が可変なものもあります。

抵抗カラー


抵抗のカラーは覚えるのに苦労します。縦軸に倍率、横に単位で並べてみました。この9マスをイメージで覚えてしまいましょう。 金・銀は倍率もしくは精度(金±5% 及び銀±10%)にしか使われません。灰と白はギガΩ単位ですが、そんな抵抗はありえないでしょう。
// 左から二本は数値、3本目は倍率(図の縦列)及び単位(図の横列)、4本目は精度(金か銀)です。
[数値] [数値] [倍率 + 単位]  [精度]
 茶(1)  黒(0) 金(x0.1 + Ω)  金(5%)  =    1Ω(5%)
 赤(2) 黄(4)  黒(x1   + Ω)  銀(10%) =    24Ω(10%)
 緑(5)  茶(1) 茶(x10  + Ω)  銀(10%) =   510Ω(10%)

 橙(3)  橙(3) 赤(x0.1 + kΩ) 金(5%)  =  3.3kΩ(5%)
 黄(4) 紫(7)  橙(x1   + kΩ) 銀(10%) =   47kΩ(10%)
 青(6)  灰(8) 黄(x10  + kΩ) 銀(10%) =  680kΩ(10%)

 緑(5)  黄(4) 緑(x0.1 + MΩ) 金(5%)  =  5.4MΩ(5%)
 赤(2) 黄(4)  青(x1   + MΩ) 銀(10%) =   24MΩ(10%)
 橙(3)  白(9) 紫(x10  + MΩ) 銀(10%) =  390MΩ(10%)

コンデンサー

二枚の電極板が微細な距離で向かいあって構成されています。非接触なので一見すると断線してるようにも思えるのですが、しかし交流は流す事ができます。また微量ですが 電気を蓄える事ができ、そこに充電される間は直流も流れる事ができます。

ノイズ除去に

電子工作では直流を扱いますが、そこにコンデンサを挟みます。通常は電流が流れませんが、ノイズつまりは電圧の微変動(=交流的な波)はグラウンド側に流れる事になり ノイズ除去が可能となります。

電圧の変動を抑える為に

電圧が高い時に充電され、電圧が低くなると放電する性質を利用して、電圧変動を抑える効果も期待できます。

オフディレイ・オンディレイに

電気を蓄え終わるまでは通電する特性を使ってLED の点灯を遅らせたり(オンディレイ)、放電を使ってオフ後のLED を点灯(ゆっくり消灯する・オフディレイ)といったアナログ的な利用方法も あります。

ダイオード

半導体で作られていて、電流が一方向にのみ流れます。一定の電圧降下があるのが特徴です。

定電流ダイオード (CRD)

CRD (Current Regulative Diode) は抵抗のように電流を抑制するものですが、入力電圧に影響を受けません。身近なとこではLED への電流制限用(抵抗の代わり) などがあります。横線(カソードマーク)がある方向に電流が流れます(逆に繋ぐと短絡)。あまり高電圧するとブレークダウン(アバランシャ降伏・短絡)となります。

発光ダイオード(LED)

半導体素子における量子力学的効果から光を出すダイオードの一種です。LED (Light Emitting Diode) と呼ばれてます。

ショットキー・バリア・ダイオード(SBD)

製流用のダイオードですが、高速なスイッチング(交流)に対応できます。逆方向耐電圧が低い事に伴い電流の漏れがややありますが、順方向電圧降下は比較的少なくなっています(低ドロップ)。

三端子電圧レギュレータ

電子回路でよく使う5V や3.3V といった定電圧の電源回路をワンチップに収めたものです。不安定な入力電圧であっても大丈夫ですが、その電圧差は 熱として放出されるので、電流量が多くなる場合は放熱板が必要になります。

コイル

銅線などを巻いたものです。電磁誘導を利用する事で電圧を変化させたりできます。

リレー

一般に機械式スイッチを電磁石で動作させるものと半導体でできた物があります。どちらも完全に絶縁されていますが、機械式は物理的な動作速度や接触時のチャタリングが伴います。 半導体タイプ(SSR)は機械的な欠点を補い、またゼロクロス(交流のゼロボルト近辺でのオンオフ)などの機能もあります。

トランジスタ


トランジスタは3本のピンを持ちます。エミッタ・コレクタそしてベースです。電流を増幅する効果がありますが、それを利用してスイッチのように使う事もできます。
(ベースに流せる電流量には注意してください。破裂事故になります)

PNP型

ベースへの電流が一定以下になるとエミッタからコレクタへ電流が流れます。

NPN

ベースへの電流が一定以上になるとコレクタからエミッタへ電流が流れます。

パワーサプライ

電源周りの部品です。

ACアダプタ

トランスで変電を行い、電解コンデンサで平滑化しただけの電源です。もっともシンプルですが、トランスが大きいのとノイズ(リプル)が残りがちです。
3端子レギュレータを使えばより安定した出力が得られます。しかし熱損失が生まれます。

スイッチングAC アダプタ

まずAC(100V,ピーク141V) を全波整流(ダイオードブリッジ)・平滑化(100uF200V)してDC を作ります。このDC を200kHzほどでスイッチングして高周波のAC を作ります。これをトランスに通して絶縁と変電を行い、 再度整流し、平滑化とレギュレータを通す事で希望する出力を得ます。
高周波にすれば磁束密度が高くなるのでトランスのサイズは小さく出来ます。スイッチングのPWM(パルスのON/OFF の比率) をコントロールする事でAC パワーコントロールも行える為、 従来の熱損失を低減できます。高周波ノイズの除去が重要になり、回路はとても複雑です。

MOS-FET

トランジスタが電流なのに対し、電圧で駆動するスイッチング素子です。一般的なトランジスタより大電流(数A)を扱えます。

ゲートドライブ電流

Iav[mA] = Ciss[pF] × Vg[V] / tr[ns]
930 = 2800 * 5 / 15 
250 = 1000 * 5 / 20;