部品に極性があるかどうかをよく聞かれますが、すぐに分かるわけではありません。この記事では、極性があるかどうかについてよく尋ねられる一般的な部品について説明します。電気的な意味での極性の定義は、電気回路における電流の流れる方向です。直流システムでは、ほとんどの場合、プラス側と0V点であるグランドと呼ばれる電気的に中性の点があります。正電圧側と負電圧側が存在する両極性直流システムもあります。直流電流は、慣習的に正端子から負端子(またはグランド)に流れると考えるのが好まれます。電子は逆方向に流れます。交流電流は、一般的に50または60Hzで正負の間で極性が変化するため、定まった極性がありません。
いくつかの理由により、電気システムの部品になると、いくぶん曖昧になってきます。よく聞かれる受動部品、例えば抵抗器から説明を始めることにします。
受動部品
抵抗器
電気解析では、何かを設計する際、電流がどのように流れるかを容易にイメージできるように、抵抗器が極性を持っていると仮定するのが実用的です。このやり方は、抵抗器には極性がなければならないという考えを与えてしまうことが多いと私には思われます。実際には、抵抗器は、ワット数と抵抗値に非常に特別な定格を持った、見ばえのよいワイヤのように考えられているかもしれません。抵抗器の物理的性質は、内部にどのような材料が使用されているかに依存し、どちらの方向にでも電気の流れを妨げたり、減らしたりすることができます。どのようなスタイルの基本的な抵抗器であっても、設計、構造、物理的には無極性です。
インダクタ
次によく聞かれる部品は、インダクタです。インダクタは、電気エネルギーを磁気エネルギーの形で蓄えるために特別に設計されている点を除けば、抵抗器に多少似ています。インダクタは、強磁性体(または他の磁性体)の周りにコイル状に巻かれたワイヤで構成されています。インダクタは、物理、設計、および構造上、抵抗器のようにどちらの方向に配置しても構いません。繰り返しになりますが、このような混乱は、解析や特定のアプリケーションでは、電流の方向を決める際に極性が必要になることが多いために起こるものだと思います。インダクタが極性を持っていなくても、電流が流れる特定の方向によって、インダクタ内とその周辺に存在する磁極が変化します。例えば、リレーに存在するコイルには、リレーを適切に作動させるための電流の方向を示すために、回路図上に特定の極性の表示があるだけで、コイル自体が極性を持っていることを意味するものではありません。磁極は電気的な極によって影響を受けることがありますが、完全に別の概念です。
コンデンサ
コンデンサは、それが極性となると少し複雑です。コンデンサの全体的な設計と共にコンデンサの誘電体材料が分極を決定します。ここでいくつかの例を示します。
- アルミ電解コンデンサ:データシートやパラメータで両極性かどうか明記されていない限り、ほとんどいつも極性があります。アルミポリマーコンデンサも同様です。
- セラミックコンデンサ:無極性です。極性がある場合を見たことがありません。
- フィルムコンデンサ:極性を持たない傾向がありますが、わからない場合はデータシートを確認してください。極性が必要なアプリケーションでは、極性があるかどうかが非常に重要なので、メーカーはよく注意を促します。もしデータシートにその旨が記載されていないなら(私が見てきたデータシートでは)ほとんどの場合、極性がないように思います。
- タンタルコンデンサ:本質的に極性があります。逆電圧をかけると壊れてしまう可能性があります。
- マイカコンデンサ:一般的に無極性です。
- PTFEコンデンサ:技術的にはフィルム設計なので、これらも無極性になる傾向があります。
金属接点 / スイッチ / その他一般の受動デバイス
他のタイプの受動デバイスで、特に極性があることが明記されていないものは、ほとんどの場合、極性がありません。スイッチや金属接点は、すべてが機械的で、金属は電気を伝導するため、極性は全く問題になりません。極性は、部品や設計を決定したり、破壊したりする属性の一種であるため、データシートに記載する必要があります。お問い合わせがあった部品の例としては、リードスイッチが挙げられます。これらは基本的には単純な金属接点が磁界によって動くだけの単純なエレクトロメカニカルスイッチなので、極性はありません。
アクティブ部品
アクティブ部品は、動作するのに電力を必要とするため、ほとんどいつも極性があります。しかし、アクティブ部品のタイプによっては、入力と出力のような電流の方向を気にしないものもあります。アクティブ部品は受動部品よりもはるかに複雑なので、部品についての特定の質問がある場合は、必ずデータシートをお読みになることをお勧めします。
ここでは、アクティブ部品のいくつかの例を紹介します。
- ダイオード:一般的には極性があり、それはタイプに依存します。(ツェナーダイオードは電圧に依存して両極性になることができる特別なケースです。)
- トランジスタ:電力を供給する場合は、特定の正または負の電源が必要ですが、電流を流す場合は、使用するトランジスタのタイプと動作モードに依存します。
- AC DCコンバータ:入力は両極性で、出力は単極性(すべて正電圧またはすべて負電圧とグランド、または正負両方の電圧出力とグランドを持つ両極性)のいずれかです。電源は本質的に極性があります。
- 水晶発振器/共振器:水晶発振器/共振器が2ピンタイプであれば、通常は極性がなく、どちらのピンでも電源を供給することができます。マルチピンのバージョンはデータシートで確認してください。