⚡ Capacitors / コンデンサ

🔗 リンク / Links

項目 / Item	説明 / Description	Links
🌐 View Site	ページ表示 / View this page on site
📂 View Repo	GitHubリポジトリ / View source on GitHub

📑 目次 / Table of Contents

🏗 概要 / Overview
🔎 種類 / Types
📏 主要パラメータ / Key Parameters
🧮 電気特性と数式 / Electrical Characteristics & Formulas
⚙️ 代表用途 / Applications
🧵 設計上の考慮事項 / Design Considerations
🛡 信頼性と故障モード / Reliability & Failure Modes
🎯 学習目標 / Learning Goals
🔗 関連リンク / Related Links
⬆️ Back to Passives

🏗 概要 / Overview

コンデンサは、電荷の蓄積・放出、AC結合、フィルタリング、安定化 などに用いられる代表的な受動部品です。
Capacitors are passive components used for charge storage, AC coupling, filtering, and stabilization.

🔎 種類 / Types

🟤 セラミックコンデンサ / Ceramic Capacitors

誘電体にセラミックを使用。
Dielectric made of ceramic material.
小型・低ESRで高周波特性に優れる。
Compact, low ESR, excellent high-frequency performance.
Class 1（NP0, C0G）: 高安定・低損失
Class 1 (NP0, C0G): high stability, low loss
Class 2（X7R, Y5V）: 大容量・温度依存性あり
Class 2 (X7R, Y5V): larger capacitance, temperature-dependent

🔵 電解コンデンサ / Electrolytic Capacitors

アルミ電解：大容量・低コスト、リプル吸収用。
Aluminum electrolytic: large capacitance, low cost, ripple absorption.
タンタル電解：安定した容量、低ESR、ただし高価。
Tantalum electrolytic: stable, low ESR, but expensive.
極性あり、逆電圧に弱い。
Polarized, sensitive to reverse voltage.

🟡 フィルムコンデンサ / Film Capacitors

プラスチックフィルムを誘電体に使用。
Plastic film as dielectric.
安定性・耐圧に優れ、オーディオ・電源用途に最適。
Good stability and voltage handling; used in audio and power circuits.

⚪ スーパーキャパシタ / Supercapacitors

大容量（Fレベル）、電源バックアップ用途。
Very large capacitance (farads), for backup power.
高ESRで高周波用途には不向き。
High ESR, unsuitable for high-frequency use.

📏 主要パラメータ / Key Parameters

パラメータ / Parameter	意味 / Meaning
静電容量 (F) / Capacitance	電荷を蓄積する能力 / Charge storage capacity
定格電圧 (V) / Rated Voltage	最大印加可能電圧 / Maximum applied voltage
ESR (Ω) / Equivalent Series Resistance	内部抵抗、リプル特性に影響 / Series resistance affecting ripple
ESL (nH) / Equivalent Series Inductance	高周波での特性劣化要因 / Inductance affecting high-frequency performance
温度特性 / Temp. Coefficient	容量変動率 / Variation of capacitance with temperature
リプル電流 / Ripple Current	許容交流電流 / Allowable AC current

🧮 電気特性と数式 / Electrical Characteristics & Formulas

容量と電荷 / Capacitance and Charge

\[Q = C \cdot V\]

エネルギー蓄積 / Stored Energy

\[E = \tfrac{1}{2} C V^2\]

インピーダンス特性 / Impedance

\[Z = \frac{1}{j \omega C}\]

⚙️ 代表用途 / Applications

デカップリング：IC電源の安定化
Decoupling for IC power stabilization
カップリング：信号ラインの直流カット
AC coupling between signal stages
フィルタリング：ノイズ低減、電源リップル除去
Noise suppression and power ripple filtering
タイミング回路：RC時定数の形成
Forming RC time constants in circuits
エネルギー保持：スーパーキャパシタによるバックアップ電源
Backup power using supercapacitors

🧵 設計上の考慮事項 / Design Considerations

定格電圧：印加電圧の2倍程度のマージンを確保。
Ensure ~2× margin of rated voltage over applied voltage.
ESR/ESL：スイッチング電源やRF回路では低ESR/低ESL品を選択。
Select low-ESR/low-ESL types for switching and RF circuits.
温度特性：セラミックClass 2は容量変動が大きい。
Ceramic Class 2 capacitors exhibit large capacitance variation with temperature.
寿命：電解コンデンサは乾燥劣化に注意。
Electrolytic capacitors degrade over time due to electrolyte drying.

🛡 信頼性と故障モード / Reliability & Failure Modes

短絡：絶縁破壊によりショート。
Short circuit due to dielectric breakdown.
容量抜け：電解液乾燥や誘電体劣化による容量低下。
Capacitance loss from electrolyte drying or dielectric degradation.
ESR上昇：高温劣化で発熱しやすくなる。
ESR increases with aging, leading to overheating.
リーク電流増加：極性部品で逆電圧印加時に顕著。
Leakage current increases, especially under reverse voltage.

🎯 学習目標 / Learning Goals

各種コンデンサの種類と特性を理解する。
Understand capacitor types and their characteristics.
ESR/ESLなど周波数依存特性を説明できる。
Explain frequency-dependent characteristics such as ESR and ESL.
フィルタ・デカップリング設計に応用できる。
Apply capacitors in filtering and decoupling design.

項目 / Item	説明 / Description	Links
🔩 Resistors	電流制御・分圧用途 For current limiting and voltage division
🌀 Inductor	磁束エネルギー蓄積・フィルタリング Magnetic flux storage and filtering
🔧 Passive Design	受動部品設計最適化 Design optimization with passives

⬆️ Back to Passives

項目 / Item	説明 / Description	Links
🌐 Back to Site	Passives全体ページへ戻る Back to Passives site
📂 Back to Repo	GitHubリポジトリに戻る Back to GitHub repo