コンデンサには、コンピューティングアプリケーションや回路内の電気信号のフィルタリングに使用するためのさまざまな設計があります。 それらが構築される方法とそれらが使用される目的の違いにもかかわらず、それらはすべて同じ電気化学的原理によって機能します。
エンジニアがそれらを構築するとき、それらがそれらの用途に理想的であることを確認するために、静電容量値、定格電圧、逆電圧、漏れ電流などの量を考慮に入れます。 電気回路に大量の電荷を蓄積したい場合は、電解コンデンサの詳細をご覧ください。
コンデンサの極性の決定
コンデンサの極性を把握するために、電解コンデンサのストライプがマイナスの端を示しています。 アキシャルリード付きコンデンサ（リードがコンデンサの両端から出ている）の場合、電荷の流れを表す負の端を指す矢印が表示される場合があります。
コンデンサを電気回路に適切な方向に取り付けることができるように、コンデンサの極性を確認してください。 間違った方向に取り付けると、回路が短絡または過熱する可能性があります。
チップ
電気回路の電圧降下と静電容量を測定することにより、電解コンデンサの極性を決定できます。 コンデンサや回路の他の部分を損傷しないように、コンデンサのプラス側とマイナス側に細心の注意を払ってください。 コンデンサを扱うときは、安全上の注意を払ってください。
場合によっては、コンデンサの正の端が負の端よりも長くなることがありますが、多くのコンデンサではリードがトリミングされているため、この基準に注意する必要があります。 タンタルコンデンサには、プラス（+）記号が付いている場合があります。
一部の電解コンデンサは、必要に応じて極性を逆にすることができるバイポーラ方式で使用できます。 それらは、交流（AC）回路を通る電荷の流れを切り替えることによってこれを行います。
一部の電解コンデンサは、無極性方式によるバイポーラ動作を目的としています。 これらのコンデンサは、逆極性で接続された2つのアノードプレートで構成されています。 ACサイクルの連続する部分では、1つの酸化物がブロッキング誘電体として機能します。 逆電流が反対側の電解液を破壊するのを防ぎます。
電解コンデンサの特性
電解コンデンサは、電解質を使用して静電容量の量、または電荷を蓄積する能力を高めます。 それらは二極化されています。つまり、電荷を蓄積できる分布に電荷が並んでいます。 この場合、電解質は、容易に帯電するように大量のイオンを含む液体またはゲルです。
電解コンデンサが分極している場合、正の端子の電圧または電位は負の端子よりも大きくなり、電荷がコンデンサ全体に自由に流れることができます。
コンデンサが分極されている場合、通常、マイナス（-）またはプラス（+）でマークされ、負の端と正の端を示します。 コンデンサを間違った方法で回路に接続すると、短絡する可能性があるため、これには細心の注意を払ってください。 回路のように、非常に大きな電流がコンデンサを流れ、永久に損傷する可能性があります。
静電容量が大きいと電解コンデンサはより多くの電荷を蓄えることができますが、漏れが発生する可能性があります 電流があり、適切な値の許容誤差を満たしていない可能性がある場合、実際に静電容量を変化させることができる量 目的。 繰り返し使用した後にコンデンサが簡単に摩耗しやすい場合、特定の設計要因によって電解コンデンサの寿命が制限されることもあります。
電解コンデンサのこの極性のために、それらは順方向にバイアスされなければなりません。 これは、電荷が回路を正端から負端に流れるように、コンデンサの正端が負端よりも高い電圧でなければならないことを意味します。
コンデンサを回路に間違った方向に取り付けると、コンデンサを絶縁する酸化アルミニウム材料が損傷したり、回路自体が短絡したりする可能性があります。 また、電解液が過熱したり漏れたりするような過熱を引き起こす可能性があります。
静電容量を測定する際の安全上の注意
静電容量を測定する前に、コンデンサを使用する際の安全上の注意事項に注意する必要があります。 回路から電源を切った後でも、コンデンサは通電されたままになる可能性があります。 触れる前に、マルチメータを使用して回路のすべての電源がオフになっていることを確認してください。 電源がオフになっていて、コンデンサの両端に抵抗を接続してコンデンサを放電したことを確認します リード。
コンデンサを安全に放電するには、コンデンサの端子間に5ワットの抵抗を5秒間接続します。 マルチメータを使用して、電源がオフになっていることを確認します。 コンデンサに漏れ、ひび、その他の摩耗の兆候がないか常に確認してください。
電解コンデンサの記号
•••サイードフセインアザー
電解コンデンサの記号は、コンデンサの一般的な記号です。 電解コンデンサは、ヨーロッパとアメリカのスタイルについて上の図に示されているように回路図に描かれています。 プラス記号とマイナス記号は、正と負の端子、アノードとカソードを示します。
電気容量の計算
静電容量は電解コンデンサに固有の値であるため、ファラッドの単位で次のように計算できます。 C =εr ε0 広告 2つのプレートの重なりの領域 A メートルで2, εr 材料の無次元誘電率として、 ε0 ファラッド/メートル単位の電気定数、およびメートル単位のプレート間の間隔としてd。
静電容量の実験的測定
マルチメータを使用して静電容量を測定できます。 マルチメータは、電流と電圧を測定し、これら2つの値を使用して静電容量を計算することで機能します。 マルチメータを静電容量モードに設定します（通常、静電容量記号で示されます）。
コンデンサが回路に接続され、充電するのに十分な時間が与えられたら、今説明した安全上の注意に従って、コンデンサを回路から切り離します。
コンデンサのリード線をマルチメータ端子に接続します。 相対モードを使用して、テストリードの相互の静電容量を測定できます。 これは、検出がより困難な低静電容量値に便利です。
電気回路の構成に基づいて正確な読み取り値が見つかるまで、さまざまな範囲の静電容量を使用してみてください。
静電容量を測定する際のアプリケーション
エンジニアはマルチメータを使用して、産業用アプリケーション向けの小型の単相モーター、機器、および機械の静電容量を頻繁に測定します。 単相モーターは、モーターの固定子巻線に交流磁束を生成することによって機能します。 これにより、電磁誘導の法則と原理に準拠して、固定子巻線を流れる間に電流の方向が交互に変わります。
特に電解コンデンサは、電源回路やコンピュータのマザーボードなどの高静電容量の用途に適しています。
モーターに誘導された電流は、固定子巻線の磁束とは反対に、独自の磁束を生成します。 単相モーターは過熱などの問題が発生する可能性があるため、静電容量とマルチメーターを使用して静電容量を測定する能力を確認する必要があります。
コンデンサの誤動作は、コンデンサの寿命を制限する可能性があります。 コンデンサが短絡すると、コンデンサの一部が損傷して、動作しなくなる可能性があります。
電解コンデンサの構造
エンジニアが構築する アルミ電解コンデンサ 電解液に浸したアルミホイルやペーパースペーサーを使用し、電圧を変動させて振動の損傷を防ぎます。 それらは通常、コンデンサのアノードで酸化物層で2つのアルミホイルの1つを覆います。
コンデンサのこの部分の酸化物により、電荷の充電および蓄積の過程で材料が電子を失います。 カソードでは、電解コンデンサ構造の還元プロセス中に材料が電子を獲得します。
その後、メーカーは電解液に浸した紙をカソードに接続して積み重ね続けます 電気回路で互いに接続し、それらを円筒形のケースに丸めて、 回路。 エンジニアは通常、紙を軸方向または半径方向のいずれかに配置することを選択します。
アキシャルコンデンサはシリンダーの両端に1つのピンで作られ、ラジアルデザインはシリンダーケースの同じ側にある両方のピンを使用します。
プレート面積と電解コンデンサが静電容量を決定し、電解コンデンサがオーディオアンプなどのアプリケーションの理想的な候補になることを可能にします。 アルミ電解コンデンサは、電源、コンピュータのマザーボード、家庭用機器に使用されています。
これらの機能により、電解コンデンサは他のコンデンサよりもはるかに多くの電荷を蓄積できます。 二層コンデンサ、またはスーパーキャパシタは、数千ファラッドの静電容量を達成することさえできます。
アルミニウム電解コンデンサ
アルミニウム電解コンデンサは、固体アルミニウム材料を使用して、電解内の正の電圧が 液体は、誘電体として機能する酸化物層を形成します。これは、帯電を防ぐために分極できる絶縁材料です。 流れる。 エンジニアは、アルミニウムアノードを使用してこれらのコンデンサを作成します。 これはコンデンサの層を作るために使用され、電荷を蓄えるのに理想的です。 エンジニアは二酸化マンガンを使用して陰極を作成します。
これらのタイプの電解コンデンサはさらに分解することができます 薄いプレーンホイルタイプとエッチングホイルタイプ. プレーンフォイルタイプは今説明したものですが、エッチングフォイルタイプのコンデンサはアノードに酸化アルミニウムを使用しています 表面積と誘電率を高めるためにエッチングされたカソードフォイル、材料の貯蔵能力の尺度 充電。
これにより静電容量が増加しますが、回路内を一方向に流れる電流のタイプである高直流（DC）に耐える材料の能力も妨げられます。
アルミニウム電解コンデンサの電解質
アルミニウムコンデンサに使用される電解質の種類は、非固体、固体二酸化マンガン、および固体ポリマーの間で異なる可能性があります。 非固体または液体の電解質は、比較的安価で、さまざまなサイズ、静電容量、電圧値に適しているため、一般的に使用されています。 ただし、回路で使用すると、エネルギーが大幅に失われます。 エチレングリコールとホウ酸が液体電解質を構成します。
ジメチルホルムアミドやジメチルアセトアミドなどの他の溶媒も、水に溶解して使用できます。 これらのタイプのコンデンサは、二酸化マンガンや固体高分子電解質などの固体電解質を使用することもできます。 二酸化マンガンはまた、より高い温度と湿度の値で費用効果が高く、信頼性があります。 DCリーク電流が少なく、導電率が高くなっています。
電解質は、高散逸係数の問題と電解コンデンサの一般的なエネルギー損失に対処するために選択されます。
ニオブおよびタンタルコンデンサ
タンタルコンデンサは主に、コンピューティングアプリケーションの表面実装デバイスや、軍事、医療、宇宙機器で使用されます。
陽極のタンタル材料は、アルミニウムコンデンサのように簡単に酸化することができます。 タンタル粉末が導電性に押し付けられたときに増加した導電性を利用できるようにします ワイヤー。 次に、酸化物が材料の表面およびキャビティ内に形成されます。 これにより、表面積が大きくなり、アルミニウムよりも高い誘電率で電荷を蓄積する能力が向上します。
ニオブベースのコンデンサは、誘電体の作成に酸化を使用するワイヤ導体の周りに材料の塊を使用します。 これらの誘電体はタンタルコンデンサよりも誘電率が高くなりますが、特定の電圧定格に対してより多くの誘電体の厚さを使用します。 これらのコンデンサは、タンタルコンデンサがより高価になったため、最近より頻繁に使用されています。