
基礎PCB設計
電気抵抗率
導電材料の抵抗率、導電率、温度係数、20°Cでの代表値を比較します。
執筆・技術レビューElectroDesignForge Engineering Team
編集方針を見る📖 定義
電気抵抗率(ρ、ロー)は、材料が電流の流れをどれほど妨げるかを定量化する基本的な物性です。
抵抗率が低い材料は優れた導体であり、高い材料は絶縁性または抵抗性が強くなります。
早見表
| 項目 | 値 |
|---|---|
| 記号 | ρ(ロー) |
| SI単位 | Ω·m |
| 逆数に当たる物性 | 導電率(σ) |
| 基準温度 | 20°C |
| 基本式 | R = ρL / A |
主な導体材料の電気的特性
| 材料 | IACS (%) | 抵抗率 (Ω·m @20°C) | 導電率 (MS/m) | 温度係数 α (1/°C) |
|---|---|---|---|---|
| 銀 | 106 | 1.59 × 10⁻⁸ | 62.9 | 0.00380 |
| 銅(焼きなまし) | 100 | 1.724 × 10⁻⁸ | 58.0 | 0.00393 |
| 銅(無酸素銅) | 101 | 1.71 × 10⁻⁸ | 58.5 | 0.00390 |
| 金 | 70 | 2.44 × 10⁻⁸ | 41.0 | 0.00340 |
| アルミニウム | 61 | 2.82 × 10⁻⁸ | 35.5 | 0.00429 |
| タングステン | 31 | 5.60 × 10⁻⁸ | 17.9 | 0.00450 |
| 亜鉛 | 29 | 5.90 × 10⁻⁸ | 16.9 | 0.00370 |
| ニッケル | 25 | 6.99 × 10⁻⁸ | 14.3 | 0.00600 |
| 黄銅* | 23–28 | (6–8) × 10⁻⁸ | 15–17 | 0.00150 |
| 青銅* | 12–18 | (9–14) × 10⁻⁸ | 7–11 | 0.00180 |
| 鉄 | 17 | 9.71 × 10⁻⁸ | 10.3 | 0.00500 |
| スズ | 15 | 1.09 × 10⁻⁷ | 9.2 | 0.00450 |
| 白金 | 16 | 1.06 × 10⁻⁷ | 9.4 | 0.00392 |
| 鉛 | 8 | 2.20 × 10⁻⁷ | 4.8 | 0.00400 |
| ステンレス鋼(304) | 2.5 | 7.20 × 10⁻⁷ | 1.39 | 0.00094 |
注記
- IACSは国際焼きなまし銅標準(International Annealed Copper Standard)です。
- 表の値はすべて20°Cでの代表値です。
抵抗率を使う式
導体の抵抗は、その形状と材料の抵抗率で決まります。
ρ × L
R = ─────────────────
A
各記号の意味:
| 記号 | 説明 | 単位 |
|---|---|---|
| R | 電気抵抗 | Ω |
| ρ | 電気抵抗率 | Ω·m |
| L | 導体の長さ | m |
| A | 断面積 | m² |
導電率
導電率は抵抗率の逆数です。
σ = 1 / ρ
| 記号 | 説明 | 単位 |
|---|---|---|
| σ | 導電率 | S/m |
| ρ | 電気抵抗率 | Ω·m |
温度への依存性
ほとんどの金属導体では、抵抗率は温度とともにほぼ線形に増加します。
ρ(T)=ρ₀[1+α(T−T₀)]
各記号の意味:
| 記号 | 説明 |
|---|---|
| ρ(T) | 温度Tでの抵抗率 |
| ρ₀ | 基準温度での抵抗率 |
| α | 温度係数 |
| T | 使用温度 |
| T₀ | 基準温度 |
計算例
次の銅導体を考えます。
- 長さ:10 m
- 断面積:1 mm²
- 抵抗率:1.724 × 10⁻⁸ Ω·m
次の式を使います。
ρ × L
R = ─────────────────
A
計算した抵抗はおよそ次の値です。
R ≈ 0.172 Ω
導電率が高い銀より銅が選ばれるのはなぜですか?
銀は金属の中で最も導電率が高いものの、価格もかなり高いため、RFコネクタ、マイクロ波部品、高性能な電気接点などの用途に限られます。 銅ははるかに安価で、電気的性能は銀に近いため、産業界で広く標準材料として使われています。
参考文献
- IEC 60287 — 電力ケーブル
- IPC-2152 — プリント基板設計における通電容量の決定方法に関する規格
- ASTM B193 — 導体の電気抵抗率
- NISTの電気的特性データベース