一般的なコンデンサの仕様

定格電圧

コンデンサの定格電圧は、そのデバイスに印加される最大電圧の目安です。定格の背景には大きな意味があります。場合によっては、最大安全使用電圧を示すことがあり、また、半導体の「絶対最大定格」のように、適切なディレーティング係数を適用すべき場合もあります。

許容差

コンデンサの許容差は、特定の試験条件、特にAC試験電圧と周波数の下でデバイスが示すと予想される公称静電容量値からの偏差の限界を示しています。引用される許容差の数値には、製造上のばらつきによる公称値からの定常的な偏差が含まれ、また、稀に動作温度範囲における温度による静電容量値の変化を含む場合があります。なお、試験条件(温度、周波数、交流電圧、試験電圧のDCバイアス値など)は、観測されるデバイスパラメータに強い影響を与えることが多いので、注意が必要です。

安全性評価

故障が人や財産の安全を脅かす可能性のある用途(通常はACライン電圧を伴う用途)に使用されるコンデンサには、規制基準に従ってX1、X2、Y1、Y2などの英数字の安全規格が指定されています。「X 」定格のデバイスは、「ライン・ツー・ライン」アプリケーションのように故障してもショックの危険性がないアプリケーションに対して認証され、「Y 」定格のデバイスは、「ライン・ツー・アース」アプリケーションのように故障するとショックの危険性があるアプリケーションに対して認証されています。指定の数字は、IEC 60384-14などの該当する規制基準で指定されている、サージ電圧に対する許容レベルを示しています。デバイスには複数の安全性評価が付けられている場合があり、さまざまな状況で使用するための認定を示しています。 たとえば、X1Y2安全定格のコンデンサは、X1定格を必要とするアプリケーションおよびY2定格を必要とするアプリケーションで使用できます。

誘電体/電極タイプ

コンデンサは、その構成材料と、ある程度は動作機構によって区別されます。例えば、誘電体としてセラミック材料を用いた「セラミックコンデンサ」、アルミニウム電極と電解液を用いて形成した「アルミ電解コンデンサ」などがあります。特にセラミックコンデンサの場合、一般的なコンデンサの中で誘電体特性(素子性能特性)をさらに規定することがあります。

注意すべき一般的な区分の1つは、電解コンデンサタイプと非電解コンデンサタイプの違いです。電解コンデンサは、電極材料の表面を酸化させることで電気化学的に所定の位置に形成される誘電体材料を使用しますが、非電解コンデンサ(しばしば「静電」コンデンサと呼ばれます)は、一般的に様々な機械的プロセスによって形成され、電極材料自体の化学的派生物ではない誘電体材料を使用しています。

この区別は便利です。2つのデバイスカテゴリはそれ自体で一般的な特性を共有し、電解タイプであるかどうかを識別するだけで、特定のデバイスの品質とアプリケーションの適合性を大まかに予測できるためです。一般に電解コンデンサは、単位体積当たりの静電容量が大きく、極性があり、安価で損失が大きく、パラメータの安定性に劣るという特徴があります。これに対し、非電解コンデンサは、定格の割にサイズが大きく、無極性で比較的高価、低損失であり、ごく一部の例外を除き、優れたパラメータ安定性を示します。

動作温度範囲

コンデンサの(動作)温度範囲は、そのデバイスの使用が許可されている温度範囲を示します。個別に指定された場合、保存温度範囲は、非アクティブ状態での保管がデバイスに損傷を与えたり、通常の温度範囲内での動作時に不可逆的なパラメーターシフトを引き起こしたりしない温度範囲です。未使用デバイスの場合、適切に組み立てができないほどリード仕上げ材が劣化しないように、保管に関してさらに(より厳しい)環境仕様が作成される場合があります。

他の多くの評価パラメータとは異なり、デバイスの指定温度範囲外(特に低温)での動作は、結果として生じるパラメータシフトを考慮し、温度逸脱がデバイスの機械的損傷につながらないようにすれば、多くの場合問題ありません。デバイスの定格限界を超える温度での動作は、温度に関連する摩耗および故障メカニズムが存在するため、より危険ですが、デバイスの寿命が重要な問題ではない状況では、多くの場合可能です。しかし、このような規格外の動作は設計者のリスクであり、デバイスの認定において十分な注意が必要です。

リップル定格電流

コンデンサのリップル定格電流は、コンデンサを通過させることができる最大の交流電流を示します。コンデンサに電流を流すとオーミック損失と誘電損失により自己発熱するため、デバイスが許容できる電流量は有限であり、環境条件にも影響されます。

寿命

コンデンサの多くは、特にアルミニウム系は強い摩耗メカニズムがあり、寿命を制限しています。寿命仕様とは、指定された動作条件下でデバイスに期待される耐用年数を示すものです。なお、耐用年数の定義は様々ありますが、一般的な定義としては、特定の条件(通常は定格最大値付近)において、実稼働デバイスの50%が故障すると予想される使用期間とされています。仕様によっては、より厳しいものもあれば、より甘いものもあります。

軍用/高信頼性/確立された信頼性

デバイスの故障が許されないアプリケーションに対しては、デバイスの信頼性を統計的に保証するために、定められたプロトコルに沿って製造・試験されたコンデンサが利用できます。特に高い信頼性を必要とするアプリケーションでは、デバイスの完全性を保証し、故障時の根本的な原因分析を容易にするために、部品の出所を生産工程まで遡ることができる文書化がされたルートで調達することが一般的に要求されます。MIL-HDBK-217F Notice 2は、執筆時点で電子機器の信頼性予測に最も広く用いられているガイドですが、Telcordiaが制定した手順も通信業界を中心に広く利用されています。

パッケージと実装のタイプ

多くの電子部品と同様に、コンデンサも様々なパッケージや実装形態があります。デバイスの特性や一般的なアプリケーションの制約により、面実装デバイス、アキシャルおよびラジアルリードのスルーホールタイプ、シャーシマウントタイプなど、さまざまな選択肢があります。




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