電子部品 - コンデンサ

概要

コンデンサには、電解コンデンサ、フィルムコンデンサ、セラミックコンデンサなど様々な種類がある。
さらに細かく分類すると、電解コンデンサでは、アルミ電解コンデンサやタンタル電解コンデンサ等、
フィルムコンデンサではPETフィルムコンデンサやPPフィルムコンデンサ等が存在する。

コンデンサは、電源の安定やノイズ(瞬間的な大電圧)の吸収等の用途がある。
コンデンサは用途によって、様々な種類を使い分ける必要があり、その特性は誘電体によって決まる。
つまり、コンデンサの種類の違いは誘電体の違いでもある。

次に、コンデンサの種類を記載する。

コンデンサの種類

以下に、コンデンサの有名な種類について記載する。
コンデンサにおいて有名なものは、電解コンデンサ、フィルムコンデンサ、セラミックコンデンサ、スーパーキャパシタとなる。
この4種類のコンデンサの特徴と長所と短所をまとめた図を以下に示す。

以下にコンデンサの分類図を示す。
以下のセクションでは、各種類について詳しく説明する。

固定コンデンサと可変コンデンサ

コンデンサは容量が固定の固定コンデンサと容量が可変の可変コンデンサに分類される。

後ほど詳しく記載するが、電解コンデンサやフィルムコンデンサ等は固定コンデンサとなる。
一方、可変コンデンサには、印可電圧によって静電容量を変えるもの(電圧調整コンデンサ)やドライバ等を用いて機械的に静電容量を変えるもの(トリマーコンデンサ等)がある。

可変コンデンサの種類をまとめると下図のようになる。

セラミックコンデンサ

セラミックコンデンサは、誘電体としてセラミック(チタン酸バリウム等)を用いたコンデンサである。
誘電率の大きさや高周波特性が良いという特徴がある。

主な用途として、平滑回路、バイパス回路、デガップリング回路等がある。

フィルムコンデンサ

フィルムコンデンサは、誘電体としてプラスチックフィルムを用いている。
フィルムコンデンサは、周波数特性(低ESR)と温度特性が良い特徴がある。
誘電体の材料として、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、
ポリエチレンナフタレート(PEN)等がある。

フィルムコンデンサは、高性能だが高価な部品のため、回路設計の際には本当に必要かどうかを見極める必要がある。

NOTE
ESR(Equivalent Series Resistance)とは、等価直列抵抗のことであり、コンデンサに使われる誘電体の損失による抵抗を指している。

アルミ電解コンデンサ

アルミ電解コンデンサは、誘電体として酸化アルミニウムを用いている。他のコンデンサに比べて大容量という特徴があり、電源部に多く使用される。
有極性で使い方を間違えるとあっという間に故障してしまう可能性があり、周波数特性や温度特性が悪いという欠点もあります。
回路設計では、アルミ電界コンデンサの電流、電圧、温度、実装などの検証が重要である。

電解コンデンサの故障モードと原因

タンタル電界コンデンサ

タンタルコンデンサは、誘電体として五酸化タンタルを用いている。周波数特性と温度特性が良く、比較的大きい容量を持っている。
アルミ電解コンデンサと同じ有極性で、故障した場合は導通(ショート)モードになる恐れがあるので、回路設計には注意が必要である。

電解コンデンサの故障モードと原因