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title: コンデンサ (Capacitor)
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locale: ja
area: hardware
tags:
- hardware
- passive-components
date: 2026-06-30
modified: 2026-07-16
description: コンデンサ (Capacitor) 基本概念 コンデンサ — 電荷を蓄える受動素子で、2つの導体が絶縁体によって隔てられています。 パラメータ | パラメータ | 記号 | 単位 | 説明 | |------|------|------|------| | 静電容量 | C | ファラド (F) | 電荷を蓄える能力 …
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# コンデンサ (Capacitor)

## 基本概念

**コンデンサ** — 電荷を蓄える受動素子で、2つの導体が絶縁体によって隔てられています。

```
    +Q         -Q
  ┌─────┐   ┌─────┐
  │  ┌──┴───┴──┐  │
  │  │        │  │
  │  │  誘電体   │  │  ← 絶縁体
  │  │        │  │
  │  └────────┘  │
  └──────┬───────┘
         │
        GND
```

### パラメータ

| パラメータ | 記号 | 単位 | 説明 |
|------|------|------|------|
| 静電容量 | C | ファラド (F) | 電荷を蓄える能力 |
| 耐圧 | V | ボルト (V) | 最大動作電圧 |
| 温度係数 | TC | ppm/°C | 温度による変化 |
| ESR | - | Ω | 直列等価抵抗 |

### 一般的な単位

- 1 F (ファラド) = 10³ mF = 10⁶ μF = 10⁹ nF = 10¹² pF

## 核心公式

### 静電容量の定義
```
C = Q / V

Q: 電荷量 (クーロン)
V: 電圧 (ボルト)
```

### 容量性リアクタンス (交流インピーダンス)
```
Xc = 1 / (2πfC)

f: 周波数 (Hz)
C: 静電容量 (F)

特徴: 周波数が高いほど、容量性リアクタンスは小さくなる → 「直流を遮断し、交流を通す」
```

### 蓄エネルギー
```
W = ½CV²

C: 静電容量 (F)
V: 電圧 (V)
```

## 重要な特性

### 1. 直流遮断・交流通過
- **直流**: 安定後は開放回路として振る舞う（充電完了後）
- **交流**: 周波数が高いほどインピーダンスは低くなる

### 2. 電圧の急変は不可能
- 充電時は電圧が徐々に上昇
- 放電時は電圧が徐々に低下
- **時定数**: τ = RC

### 3. 周波数特性

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    <marker id="cap-freq-arrow" markerWidth="10" markerHeight="8" refX="8" refY="3" orient="auto"><path d="M0,0 L8,3 L0,6 Z" fill="#475569"/></marker>
  </defs>
  <text x="360" y="28" text-anchor="middle" font-size="17" font-weight="700" fill="#1f2933">周波数特性: 低周波で高リアクタンス、高周波で低リアクタンス</text>
  <text x="70" y="71" font-size="13" font-weight="700" fill="#475569">低周波</text>
  <line x1="110" y1="66" x2="610" y2="66" stroke="#475569" stroke-width="1.7" marker-end="url(#cap-freq-arrow)"/>
  <text x="650" y="71" font-size="13" font-weight="700" fill="#475569">高周波</text>
  <line x1="200" y1="66" x2="200" y2="100" stroke="#c7d2fe" stroke-width="1.5"/>
  <line x1="520" y1="66" x2="520" y2="100" stroke="#99f6e4" stroke-width="1.5"/>
  <rect x="60" y="100" width="280" height="68" rx="8" fill="#eef2ff" stroke="#c7d2fe"/>
  <text x="200" y="128" text-anchor="middle" font-size="13" font-weight="700" fill="#3730a3">高容量性リアクタンス(開放)</text>
  <text x="200" y="150" text-anchor="middle" font-size="11" fill="#4f46e5">低周波信号 → 開放として振る舞う</text>
  <rect x="380" y="100" width="280" height="68" rx="8" fill="#f0fdfa" stroke="#99f6e4"/>
  <text x="520" y="128" text-anchor="middle" font-size="13" font-weight="700" fill="#0f766e">低容量性リアクタンス(短絡)</text>
  <text x="520" y="150" text-anchor="middle" font-size="11" fill="#0f766e">高周波信号 → インピーダンスはゼロに近づき、短絡として振る舞う</text>
  <rect x="60" y="185" width="600" height="34" rx="8" fill="#f8fafc" stroke="#e2e8f0"/>
  <text x="76" y="206" font-size="12.5" fill="#334155">周波数が高いほど、容量性リアクタンスは小さくなる —— これがコンデンサの「直流遮断・交流通過」特性の由来です。</text>
</svg>

## 一般的な種類

| 種類 | 静電容量範囲 | 耐圧 | 特徴 | 用途 |
|------|----------|------|------|------|
| セラミックコンデンサ | pF ~ μF | 低~中 | 安価、小型 | デカップリング、フィルタリング |
| 電解コンデンサ | μF ~ F | 中~高 | 極性あり、大容量 | 電源フィルタリング |
| タンタルコンデンサ | μF ~ mF | 低~中 | 高価、安定 | 精密フィルタリング |
| フィルムコンデンサ | nF ~ μF | 高 | 安定、低ESR | オーディオ、電力 |

## 回路応用

### 1. フィルタリング
```
     ┌──┐
Vin ─┤C ├─── Vout
     └──┘

- リップルの平滑化
- 電源デカップリング
```

### 2. キャップリング (結合)
- 直流を遮断し、交流信号のみを通す

### 3. タイミング/発振
- RC時定数回路
- インダクタと組み合わせて発振回路を構成

## 選定要点

1. **静電容量** — フィルタリング周波数に応じて選択
   ```
   f = 1/(2πRC)  → フィルタの遮断周波数
   ```

2. **耐圧** — 動作電圧の 1.5 倍以上を選択

3. **種類**
   - 電源フィルタリング → 電解/タンタルコンデンサ
   - 高周波デカップリング → セラミックコンデンサ (MLCC)
   - 精密回路 → フィルム/タンタルコンデンサ

4. **ESR** — スイッチング電源には低ESRが必要

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*キーワード: コンデンサ, 容量性リアクタンス, 直流遮断・交流通過, フィルタリング, 蓄エネルギー*