この投稿では、コンデンサの基本について、また市場で一般的に入手可能でほとんどの電子回路で使用されているさまざまなタイプのコンデンサについて学びます。
概要概要
コンデンサは、電荷を蓄積するように設計された単なる受動的な電子部品です。
物理的な形態では、絶縁体または誘電体によって分離された一対の金属板または電極でできています。次の図に示すように、コンデンサの端子間にDC電圧を印加すると、正極板に電子が不足し、負極板に電子が過剰に発生します。
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この電子の差動蓄積により電荷が発生し、特定のレベル（電圧に基づく）が蓄積された後、そのレベルに留まります。 DCが関係している場合、コンデンサ内部の絶縁体は、電流の流れを遮断するシステムのように機能します（ただし、コンデンサが完全に充電されるのを妨げるわずかな過渡充電電流である可能性があります）。
コンデンサの両端にACを使用すると、ACサイクルの半分で蓄積された電荷が次の後半のサイクルで逆転します。これにより、コンデンサは、誘電体絶縁が存在しなかったかのように、コンデンサを流れる電流を効率的に流すことができます。
したがって、ACが関係する場合、コンデンサは単に結合デバイスのように機能します。おそらく結合のため、またはシステムの一般的な周波数応答を最適化するために、ACを伝送し、いくつかのコンデンサを組み込んでいない電子回路はほとんどありません。
最後に述べたシナリオでは、コンデンサを抵抗に接続してRCの組み合わせを作成します。コンデンサに関連する充電/放電の発生は、他のさまざまな回路でも使用できます。 、写真用ストロボ。
抵抗器と同じように、コンデンサは固定値で動作するように構成することも、大きさを調整することもできます。固定コンデンサは、たまたま回路の主要な基盤です（抵抗とともに）。可変コンデンサは主に同調回路を最適化することを目的としています。
ザ・ すべてのコンデンサの性能パラメータ が異なるため、それらのアプリケーションもそれに応じて異なります。
広く使用されている電子部品の形態の1つは、電子コンデンサです。これとは別に、業界で使用されている他のコンデンサには、セラミック、銀雲母、電解コンデンサ、プラスチック、タンタルなどがあります。
各タイプのコンデンサは、それぞれの欠点と利点に応じてさまざまなアプリケーションで使用されます。
コンデンサが使用される回路はコンデンサによって大きく左右されるため、適切なタイプのコンデンサを選択する必要があるのが一般的です。
したがって、そのパラメータに基づいて回路に挿入する正しいタイプのコンデンサが選択されていない場合、回路の不適切または誤動作を引き起こす可能性があります。
コンデンサの基本
基本的にさまざまなタイプのコンデンサを管理する物理法則は同じであり、それに応じて順守されます。
これらの基本法則は、コンデンサの動作方法など、コンデンサのさまざまなパラメータを決定します。 コンデンサの値 、およびその静電容量（コンデンサが保持する最大電荷量）。
したがって、コンデンサが構築されて機能する基本的な理論により、さまざまなコンデンサの形式と、それらをどのように使用できるか、または使用するかを理解できます。
注：誘電体の分野では多くの開発が行われていますが、コンデンサが機能する基本法則は変更されておらず、現在まで適用されています。
コンデンサと誘電体の種類
前述のように、コンデンサの基本的な法則はありますが、各タイプのコンデンサの構成方法により、コンデンサの特性は大きく異なります。
さまざまなタイプのコンデンサが持つさまざまな特性は、コンデンサの2つのプレートの間に配置され、「誘電体」として知られている主要な要素によって与えられます。
コンデンサの誘電率は、コンデンサが特定の体積で達成できる静電容量レベルに影響を与える可能性があります。また、異なるタイプのさまざまなコンデンサは、コンデンサの両端を流れる電圧が一方向にのみ許容される性質で分極されていることがわかります。
他方、異なるタイプの様々なコンデンサは、本質的に無極性であることが見出され、コンデンサの両端に流れる電圧は、両方向に許容される。
コンデンサは一般に、コンデンサに存在する誘電体の性質に基づいて名前が付けられています。
これは、コンデンサが使用できるさまざまなタイプの回路機能とともに、コンデンサが示す一般的な特性を示しています。
コンデンサとそのさまざまなタイプの概要
非分極コンデンサにはさまざまな形式の設計が採用されており、そのほとんどすべてがコンデンサのスタイルから容易に認識されます。実際の構造に関して詳細を調べる必要はありません。ただし、これらの機能は、特定のアプリケーションで使用する理想的な種類を決定できるため、非常に重要です。
非分極コンデンサ
- 紙誘電体コンデンサ は、通常、管状の形状で識別できますが、最も安価ですが、通常はかさばります。他の多くの重要な制限は、1 MHzを超える高周波での使用にはあまり適していないことです。これにより、実際にはオーディオ回路へのアプリケーションが制限されます。これらは通常、0.05 µFから1または2 µFまでの値で見られ、動作電圧は200〜1,000ボルトです。プラスチックでコーティングされた紙の誘電体コンデンサは、はるかに大きな動作電圧を持つ可能性があります。
- セラミックコンデンサ 小さなオーディオおよびRF回路で非常に人気があります。これらはかなり安価であり、1pFから1µFまでのさまざまな値でかなりの動作電圧で入手でき、さらに非常に低いリークで認識されます。それらは、ディスクと円筒構造の両方で、金属化セラミックプレートとして製造することができます。
- シルバーマイカコンデンサ セラミックコンデンサよりもコストがかかりますが、優れた高周波動作能力と非常に小さい公差を備えているため、通常、重要なアプリケーションに適していると考えられています。それらは非常に高い動作電圧で製造することができます。
- ポリスチレンコンデンサ ポリスチレンフィルムで分離された金属箔から作成され、通常、強化された絶縁特性を保証するためにポリスチレンカバーが組み込まれています。これらは、高周波での損失が最小限で、優れた安定性と一貫性があることで知られています。値は10pFから100,000pFまで変化する可能性がありますが、通常、動作電圧は静電容量値の上昇とともに大幅に低下します。
- ポリカーボネートコンデンサ 通常、PCBの穴に簡単に挿入できるワイヤとして終端する長方形の部品の形で製造される傾向があります。これらは、損失の低減とインダクタンスの最小化という特徴とともに、小さな寸法で高い値（1µFまで）を提供します。ポリスチレンコンデンサと同様に、動作電圧はより高い静電容量値で妥協します。
- ポリエステルフィルムコンデンサ 同様に、0.01 µFから2.2 µFまでの値を持つプリント回路基板に直接組み立てるために製造されています。これらは通常、ポリカーボネートコンデンサと比較してサイズが大きくなります。内部インダクタンスが小さいため、電子回路のカップリングおよびデカップリング機能に特に適しています。ポリエステルフィルムコンデンサの値は通常、5つのカラーリングで構成されるカラーコードで示されます。
- マイラーフィルムコンデンサ 標準的なフィルムタイプのコンデンサと見なすことができ、一般に0.001 µFから0.22 µFまでの値で見られ、動作電圧は最大100ボルトDCです。
ほとんどの電子回路で使用されているさまざまなタイプのコンデンサは次のとおりです。
セラミックコンデンサ：
コンデンサ、すなわちセラミックコンデンサは、RFやオーディオを含む複数のアプリケーションに使用されます。
セラミックコンデンサの値の範囲は、数ピコファラッドから0.1マイクロファラッドの間です。セラミックコンデンサは、入手可能な最も信頼性が高く安価なタイプのコンデンサであるため、業界で最も広く使用されています。
また、一般的で広く使用されているもう1つの理由は、セラミックコンデンサの損失係数が非常に低いことです。ただし、コンデンサの損失係数は、コンデンサに使用されている誘電体にも依存します。
セラミックコンデンサは、コンデンサの構造上の特性から、表面実装とリードの両方の形式で使用されます。
電解コンデンサ：
本質的に分極されているコンデンサの1つのタイプは電解コンデンサです。
電解コンデンサによって提供される静電容量値は非常に高く、1µFを超えます。電解コンデンサは、デカップリングアプリケーション、電源、オーディオカップリングのアプリケーションなど、低周波数で実行されるアプリケーションに一般的に使用されています。
これは、これらのアプリケーションの周波数制限がほぼ100kHzであるためです。
タンタルコンデンサ：
本質的に分極されている別のタイプのコンデンサは、タンタルコンデンサです。タンタルコンデンサの体積で提供される静電容量レベルは非常に高いです。
タンタルコンデンサの欠点の1つは、タンタルコンデンサに逆バイアスに対する許容誤差がないことです。これにより、ストレスにさらされたときにコンデンサが爆発する可能性があります。
もう1つの欠点は、リップル電流に対する許容度が非常に低いため、高電圧（動作電圧よりも高い電圧など）や高リップル電流にさらされてはならないことです。タンタルコンデンサは、表面実装とリード付きの両方の形式で利用できます。
シルバーマイカコンデンサ：
シルバーマイカコンデンサの使用量は現在の時代に大幅に減少していますが、シルバーマイカコンデンサによって提供される安定性は依然として非常に高く、高精度と低損失を提供します。
また、シルバーマイカコンデンサには十分なスペースがあります。それらが主に使用されるアプリケーションには、RFアプリケーションが含まれます。
シルバーマイカコンデンサが制限される最大値は約100pFです。
ポリスチレンフィルムコンデンサ：
ポリスチレンフィルムコンデンサは、必要に応じて公差の厳しいコンデンサを提供します。また、これらのコンデンサは他のコンデンサよりも比較的安価です。
ポリスチレンフィルムコンデンサに存在する誘電体サンドイッチまたはプレートは一緒に巻かれ、管状のコンデンサの形状になります。
誘電体サンドイッチの配置とコンデンサの形状は、インダクタンスの追加により高周波に対するコンデンサの応答を制限するため、わずか100kHzにしか応答しません。
ポリスチレンフィルムコンデンサの一般的な入手可能性は、有鉛電子部品の形である。
ポリエステルフィルムコンデンサ：
ポリエステルフィルムコンデンサの許容誤差は非常に小さいため、これらのコンデンサは、事前の考慮事項がコストである状況で使用されます。
利用可能なポリエステルフィルムコンデンサの大部分の許容レベルは10％または5％であり、これはさまざまなアプリケーションに十分であると考えられています。
ポリエステルフィルムコンデンサの一般的な入手可能性は、有鉛電子部品の形である。
金属化ポリエステルフィルムコンデンサ
金属化ポリエステルフィルムタイプのコンデンサは、金属化されたポリエステルフィルムで構成されており、他のすべての意味で、ポリエステルフィルムコンデンサまたはその別の形態に類似しています。
金属ポリエステルフィルムによって達成される利点の１つは、それが電極を非常に狭い幅にし、それによってコンデンサを非常に小さいサイズのパッケージに入れることも可能にすることである。
金属化ポリエステルフィルムコンデンサの一般的な入手可能性は、有鉛電子部品の形である。
ポリカーボネートコンデンサ：
最も重要で重要な要件が高性能と信頼性であるアプリケーションでは、これらのアプリケーションはポリカーボネートコンデンサを使用します。
ポリカーボネートコンデンサは許容レベルが非常に高いため、静電容量値は長期間保持されます。このような高い許容レベルは、ポリカーボネートコンデンサに使用されているポリカーボネートフィルムの安定性のために達成されます。
さらに、ポリカーボネートコンデンサの誘電正接は非常に低く、広範囲の温度に耐えることができ、安定性を維持できます。
このコンデンサが耐えられる温度範囲は-55ºCから+125ºCの間です。これらすべての特性にもかかわらず、ポリカーボネートコンデンサの製造と生産は大幅に減少しました。
PPCまたはポリプロピレンコンデンサ：
このタイプのコンデンサでは、必要な許容レベルがポリエステルコンデンサが提供できるレベルよりも高いため、これらの場合はポリプロピレンコンデンサが使用されます。
ポリプロピレンコンデンサの誘電体に使用される材料は、ポリプロピレンフィルムです。
ポリプロピレンコンデンサが他のコンデンサよりも優れている点は、ある期間にわたって非常に高い電圧に耐えることができるため、ある期間にわたる電圧の増減による静電容量レベルの変化が非常に小さいことです。
ポリプロピレンコンデンサは、使用する周波数が非常に低く、ほとんどが100kHzの範囲が上限である場合にも使用されます。
ポリプロピレンコンデンサの一般的な入手可能性は、有鉛電子部品の形です。
ガラスコンデンサ：
ガラスコンデンサに使用されている誘電体はガラスでできています。ガラスコンデンサは高価ですが、性能レベルは非常に高いです。
ガラスコンデンサのRF電流能力は非常に高く、損失は非常に低くなっています。さらに、ガラスコンデンサには圧電ノイズがありません。
ガラスコンデンサのこれらすべてといくつかの追加の特性により、高性能を必要とするRFアプリケーションに最適で理想的です。
スーパーキャパシタ：
スーパーキャパシタが知られている他の名前は、ウルトラキャパシタまたはスーパーキャパシタです。
これらのコンデンサの静電容量値は非常に大きいため、その名前が付けられています。ウルトラキャパシターの静電容量レベルは、ほぼ数千ファラッドに達します。
ウルトラキャパシターは、自動車アプリケーションの領域内でさまざまな用途とともにメモリホールドアップの供給を提供するために業界で使用されています。コンデンサのさまざまな主要なタイプは、スーパーキャップの下に含まれています。
それらに加えて、アプリケーションが自然に特化している場合に使用されるコンデンサには、他にもさまざまな種類のコンデンサがあります。
コンデンサの識別は、主に、コンデンサのケースにマークされている値などのパラメータを介して行われます。コンパクトな方法でパラメータを表示するために、パラメータのマーキングはコードの形式で行われます。
可変コンデンサ
可変コンデンサは、金属板の交互の部分で構築され、1つのセットは固定されて移動できず、もう1つのセットは移動可能です。
プレートは、空気または固体誘電体の誘電体で分離されています。プレートの単一のセットの動きは、プレートの全体のセクションをシフトし、それによってプレート間の静電容量を変更します。
さらに、繰り返し操作（ラジオ受信局の調整など）に使用される同調コンデンサと、同調回路の予備設定を目的としたトリマーコンデンサとの標準的な違い。
チューニングコンデンサは、より大きく、構造がより強力で、通常は空気誘電体タイプである傾向があります。
トリマコンデンサ 多くの場合、プレートの数が少ないマイカまたはフィルム誘電体によって決定されます。ここで、静電容量は、プレートと誘電体マイカ間のひずみを変更するために中央のボルトを回転させることによって微調整されます。
これらはサイズがよりコンパクトであるため、それでも、PCBにすぐに取り付けるために専用のミニチューニングコンデンサが製造されていますが、トリマコンデンサはポケットサイズのFMラジオ回路のチューニングコンデンサのように適用される場合があります。
コンデンサの調整に関しては、ベーンの構造によって、スピンドルが移動するときに静電容量がどのように変化するかがわかります。
これらの属性はすべて、通常、次のいずれかの説明に分類されます。
1.線形：各スピンドル回転度が静電容量の同様の変化を生成する場合。これは、ラジオ受信機に選択される最も一般的な種類です。
2.対数：スピンドルの動きの各程度が、調整された回路の周波数の一貫して変化するレベルを生成します。
3.偶数周波数：すべてのスピンドル移動度が、同調回路で同じ周波数変動を提供します。 4.二乗法則：静電容量の変化は、スピンドルの移動角度の二乗に比例します。
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