実用的な考慮事項-コンデンサ

コンデンサには、すべての電気部品と同様に、信頼性と適切な回路動作のために尊重しなければならない制限があります。

コンデンサの動作電圧

動作電圧 ：コンデンサは、絶縁体（誘電体）によって分離された2つの導体にすぎないため、コンデンサの両端に許容される最大電圧に注意する必要があります。印加電圧が高すぎると、誘電体の「破壊」定格を超えて、コンデンサ内部が短絡する可能性があります。

コンデンサの極性

極性 ：一部のコンデンサは、一方の極性の印加電圧のみを許容し、もう一方の極性は許容しないように製造されています。これは、それらの構造によるものです。誘電体は、製造中にDC電圧によってプレートの1つに堆積された微視的に薄い絶縁層です。これらは 電解と呼ばれます コンデンサ 、およびそれらの極性は明確にマークされています。

電解コンデンサの電圧極性を逆にすると、その極薄の誘電体層が破壊され、デバイスが破損する可能性があります。ただし、その誘電体の薄さにより、比較的小さなパッケージサイズで非常に高い値の静電容量が可能になります。同じ理由で、電解コンデンサは他のタイプのコンデンサ構造と比較して電圧定格が低くなる傾向があります。

コンデンサの等価回路

等価回路： コンデンサのプレートにはある程度の抵抗があり、誘電体は完全な絶縁体ではないため、「完全な」コンデンサのようなものはありません。実生活では、コンデンサには、その純粋な容量特性と相互作用する直列抵抗と並列（漏れ）抵抗の両方があります。

幸い、直列抵抗が非常に小さく、漏れ抵抗が非常に高いコンデンサの製造は比較的簡単です。

コンデンサの物理的サイズ

エレクトロニクスのほとんどのアプリケーションでは、最小サイズがコンポーネントエンジニアリングの目標です。より小さなコンポーネントを作ることができ、より多くの回路をより小さなパッケージに組み込むことができ、通常、重量も節約されます。コンデンサの場合、ユニットの最小サイズには2つの主な制限要因があります。動作電圧と静電容量 。そして、これらの2つの要因は互いに対立する傾向があります。誘電体材料の任意の選択について、コンデンサの電圧定格を上げる唯一の方法は、誘電体の厚さを増やすことです。ただし、これまで見てきたように、これには静電容量を減らす効果があります。プレート面積を増やすことにより、静電容量を元に戻すことができます。しかし、これはより大きなユニットになります。これが、ファラッドでのコンデンサの定格をサイズだけで判断できない理由です。任意のサイズのコンデンサは、静電容量が比較的高く、動作電圧が低い場合があり、その逆の場合もあります。たとえば、次の2枚の写真を撮ります。

これは物理的なサイズではかなり大きなコンデンサですが、静電容量の値は非常に低く、わずか2 µFです。ただし、その動作電圧は非常に高く、2000ボルトです。このコンデンサを再設計してプレート間に誘電体の層を薄くすると、静電容量を少なくとも100倍に増やすことができますが、動作電圧が大幅に低下します。上の写真と下の写真を比較してください。下の写真に示されているコンデンサは電解ユニットで、サイズは上のものと似ていますが、非常に 静電容量と動作電圧のさまざまな値：

誘電体層が薄くなると、静電容量が大幅に増加し（20,000 µF）、動作電圧が大幅に低下します（連続35ボルト、断続45ボルト）。

さまざまな種類のコンデンサのサンプルを次に示します。これらはすべて、前に示した単位よりも小さいものです。

電解コンデンサとタンタルコンデンサは分極されています （極性に敏感）、そして常にそのようにラベル付けされます。電解ユニットの負（-）リードは、ケースに矢印記号で区別されています。一部の分極コンデンサは、正極端子をマークすることによって極性が指定されています。直立位置に示されている20,000µFの大型電解ユニットには、プラス（+）端子に「プラス」マークが付いています。セラミック、マイラー、プラスチックフィルム、および空気コンデンサは、非極性であるため、極性のマーキングがありません。 （極性に敏感ではありません）。

コンデンサは、電子回路の非常に一般的なコンポーネントです。次の写真をよく見てください。プリント回路基板に「C」の記号が付いているすべてのコンポーネントはコンデンサです。

この回路基板に示されているコンデンサの一部は標準電解です：C ₃₀ （ボードの上部、中央）およびC ₃₆ （左側、上から1/3）。他のいくつかは、タンタルと呼ばれる特殊な種類の電解コンデンサです。 、これはプレートを作るために使用される金属の種類だからです。タンタルコンデンサは、その物理的サイズに対して比較的高い静電容量を持っています。上記の回路基板上の次のコンデンサはタンタルです：C ₁₄ （C ₃₀ の左下 ）、C ₁₉ （R ₁₀ のすぐ下 、C ₃₀ 未満 ）、C ₂₄ （ボードの左下隅）、およびC ₂₂ （右下）

この写真では、さらに小さなコンデンサの例を見ることができます：

この回路基板上のコンデンサは、スペースを節約するために、すべての抵抗と同様に「表面実装デバイス」です。コンポーネントのラベル付け規則に従って、コンデンサは文字「C」で始まるラベルで識別できます。

関連するワークシート：

• コンデンサワークシート