コンデンサの種類と記号表示の読み方

コンデンサとは電気の蓄積・放出を行う電子部品のことです。電子回路では必ずと言って良いほど用いられる部品であり、電子回路・電源回路・電源など幅広く利用されています。

コンデンサの主な役割は、電気の蓄積・放出を行うだけではありません。

• 電圧の安定
• 直流電気の絶縁
• 信号の取り出し
• ノイズの除去

コンデンサの基本となる役割である電気の蓄積・放出は、電圧の変化を吸収し、電圧を安定させることにも役立ちます。ただし、蓄積・放出を行うのは交流電気だけであり、直流電気は絶縁されます。そのため直流電気については絶縁体として用いることもでき、交流電気のみを通す仕組みを利用して、信号の取り出しのために活用することも可能。周波数を検知することで、信号をよりわけて取り出すことができます。

また、電気が通る際に生じるノイズの除去もコンデンサの重要な役割のひとつ。分岐回路により抵抗のない回路を作ることにより、交流成分であるノイズはコンデンサへと流れるため、ノイズ除去効果が発揮されます。以上のようにコンデンサとは、電圧や電流を調整する上でさまざまな役割を担う電子部品です。

コンデンサはどのような仕組みで動いているのか、読み方の基本として構造から見ていきましょう。

コンデンサの基本的な構造は？

コンデンサの基本的な構造は、絶縁体を金属板では挟んだ3層構造です。2枚の金属板は電極となっており、間に挟まれる絶縁体には、誘電率の高いポリエチレン・ポリプロピレン・セラミック・電解液を吸収した紙などが使用されます。絶縁体は静電容量を大きくするために挟まれるもの。コンデンサは絶縁体を電極である2枚の金属板で挟んだ、非常にシンプルな構造です。

コンデンサが蓄電する仕組み

コンデンサが蓄電する仕組みは、電極への負荷が均衡になった状態で保持されるためです。コンデンサの構造では、電極と電極の間には絶縁体が挟まれているため、電気が通ることはできません。しかし、コンデンサを電源に接続すると、電圧に応じ片方の電極にはプラスの電荷が、もう片方の電極にはマイナスの電荷が帯電されます。

交流電気が通りプラス・マイナスの電化が帯電した状態で電荷は均衡になりますが、間に絶縁体が挟まれていることでより多くの電荷を蓄積することができ、エネルギーを保持します。

コンデンサは交流電気のみを通すこと、電極間に絶縁体を挟むことという2つの特徴により、大きな伝記を蓄積することができる仕組みです。

コンデンサの電流の大きさは電圧に従う

コンデンサの電流の大きさは、電圧の変化に従って変化します。つまり充電を行う場合は、コンデンサの電圧が高くなるにつれて電流は低くなり、電圧と電流が等しくなるとコンデンサの充電は満タンに。充電が完了した時点で、コンデンサに流れる電流はなくなります。そして充電された電気を放電する場合は、コンデンサの電圧が低くなるごとに電流も低くなり、電圧がゼロになった時点で放電が終わるのです。

コンデンサには蓄電・放電という基本的な役割がありますが、蓄電・放電は電流の大きさが電圧に従って変化する特性を利用しています。

インピーダンスの決まり方

コンデンサのインピーダンスは周波数により決まります。低周波数の領域においては、静電容量によってインピーダンスが決まりますが、高周波数領域では等価直列インダクタンスによってインピーダンスが決定されるのです。また、自己共振周波数においては、等価直列抵抗によって決まります。

もしノイズ抑圧のためにコンデンサを使用する場合はインピーダンスによりノイズ抑圧性能が決まるため、ノイズの周波数とコンデンサの自己共振周波数、等価直列抵抗の小ささについて考慮する必要があるでしょう。以上のように、コンデンサのインピーダンスは主に周波数によって決められます。

一般的なコンデンサの静電容量値は、JIS C 60063（抵抗器及びコンデンサの標準数列）、対応国際規格 IEC 60063（Preferred number series for resistors and capacitors）で、定められたE系列と呼ばれる標準数と一定の許容差が設定されています。

コンデンサの値は略数字で表示されています。

静電容量を表す単位として「pF」、「μF」がよく使われます。 「P（ピコ）」、「μ（マイクロ）」は10の乗数倍を示す記号であり、静電容量単位｢F（ファラド）」の補助に過ぎません。 従って、単位が違っていても同じ静電容量を示している場合もあります。