コンデンサの種類と選び方｜用途に合わせた最適なコンデンサを解説

1-1. コンデンサの基本構造と役割

コンデンサの基本構造は、2枚の電極板の間に誘電体（絶縁体）を挟んだものです。電極板間の静電容量により電荷を蓄え、回路特性を調整します。
電源回路の安定化、信号処理の調整、高周波ノイズの除去など、さまざまな用途で活躍します。選定時は容量や定格電圧だけでなく、動作温度や周波数特性も重要です。
小さな部品ですが回路全体の信頼性を左右するため、適切な評価が不可欠です。

C = ε×

S

d

C

静電容量

ε

絶縁体の誘電率

S

電極 表面積

d

絶縁体の厚さ

静電容量Cは、絶縁体の誘電率εを大きくする、電極の表面積Sを大きくする、絶縁体の厚みdを薄くすることで大きくすることができます。

1-2. コンデンサの種類と分類

固定容量コンデンサとしては、電解コンデンサ(アルミ、導電性高分子、タンタル)、セラミックコンデンサ、フィルムコンデンサの3種類がよく取り上げられます。

電解コンデンサ（アルミ、導電性高分子、タンタル）

• 容量
  大容量を確保しやすいです。アルミ電解コンデンサは有限寿命品で、電解液が蒸発・透過していくため時間とともに容量が低下し、ESRが上昇します。
• 耐電圧
  中～高電圧品があり、電源平滑用途などに対応します。リップル電流を扱う回路でも用いられます。
• 温度特性
  温度が高いほど電解液の劣化が進みやすく、アルミ電解コンデンサには「10℃2倍則」が適用されます。
• 主要用途
  電源平滑やバルク容量確保、リップル電流の吸収などに用いられ、導電性高分子コンデンサは低ESR・高耐熱性を活かして車載や産業機器で安定動作を実現します。

フィルムコンデンサ

• 容量
  セラミックコンデンサより大きめの容量を得られる場合が多く、高精度な容量を実現できます。
• 耐電圧
  中～高電圧帯にも対応しやすく、高耐圧品も存在します。
• 温度特性
  温度特性・周波数特性が安定していて熱による容量変化が少ない一方、セラミックコンデンサより耐熱性はやや劣ります。
• 主要用途
  高速回路やオーディオ機器など安定性が求められる用途に使われ、高精度・高耐圧が必要な場面で活躍し、DCバイアス特性やクラックの問題がないためセラミックではカバーできない電圧・容量域にも対応します。

セラミックコンデンサ

• 容量
  小型・大容量化が進み、高誘電率系は容量が大きいが温度特性が不安定で、温度補償用は安定性が高いが大容量化しにくいです。
• 耐電圧
  低電圧から高電圧までラインアップがあり、DCバイアス下では実効容量が低下しやすい傾向があります。
• 温度特性
  高誘電率系は温度や電圧による容量変化が大きく、温度補償用は容量変化が少なく安定しています。
• 主要用途
  高周波特性に優れ、小型化が容易なためデカップリングやノイズ対策など幅広い用途で使用され、温度補償用は精密回路やフィルタ回路など安定性が求められる場面で活躍します。

1-3. コンデンサの用途別分類

コンデンサは、瞬時の充放電、直流遮断と交流通過、さらに高周波信号の伝達に優れる性質を持っています。これらの特性を活かし、さまざまな電気回路で重要な役割を果たしています。以下、代表的な回路例を紹介します。

【カップリング回路】

カップリング回路は、直流成分は通さず交流成分のみを通過させる回路です。オーディオ信号の増幅回路等で、直流成分による影響を排除(DCカットなどとも言う)したい場合に使用されています。

【デカップリング回路】

デカップリング回路は名称の通り、信号の結合を分離するためにコンデンサを利用する回路です。この例では、基本の直流に周波数の高い交流成分(ノイズ)を含む信号経路に図のようにコンデンサを入れることで、周波数の高いノイズ成分だけがコンデンサを通過して分離され、以降にノイズが伝わらないようにしています。スイッチング電源でのスイッチングノイズを取り除く用途がこれにあたります。

【放電回路】

放電回路はコンデンサに蓄えた電荷を放電させることで接続されている負荷を動作させる回路です。大電流を瞬時に放電できることから、カメラのストロボや、緊急時のバックアップ電源として使用されます。回路例では、スイッチを電源側に接続するとコンデンサは充電され、電源電圧にまで電荷が蓄積すると充電は止まります。スイッチを負荷(電球)側に接続するとコンデンサは放電を開始し、電球は点灯します。

【平滑回路】

平滑回路は、ダイオードブリッジなどで整流した交流の脈流（リプル）を、コンデンサで平滑化し直流へ変換する回路です。主に電源回路で採用されています。交流の入力電圧をダイオードブリッジで整流(回路例では全波整流)した電圧の波(リプル、脈流)を、コンデンサによってより平坦にします。

【バックアップ用途】

停電や電源途絶時に、コンデンサの蓄電エネルギーを利用してICメモリのデータ保護や回路の一時的な動作維持を行います。特に、電気二重層コンデンサはアルミ電解コンデンサの約1000倍以上の容量密度を持ち、二次電池の約1/10の容量に相当するため、充放電サイクルによる劣化がほぼなく、メンテナンスフリーで長期間安定して動作します。この特性により、停電時の短時間の電源補助や安全なシステムシャットダウン、データ保護に最適ですが、長期的なバックアップには通常バッテリー併用が一般的です。

2. 用途別の選定ポイントと注意点

コンデンサは回路内で多様な働きを担い、その用途に応じて必要となる特性が異なります。目的に合わせて選定すると回路の安定度が高まりやすくなります。以下では主な用途ごとに推奨されるコンデンサの種類をまとめます。

カップリング（直流バイアス電圧除去）用途

デカップリング（ノイズ除去）用途

放電用途

平滑用途

バックアップ（電池）用途

3-1. データシートの見方

製品選定時には、定格電圧や容量、動作温度範囲、寿命、ESR（等価直列抵抗）などの確認が必要です。
高温環境やリプル電流が大きい回路では定格を超えると性能が急速に低下します。
データシートのグラフや表を参考に余裕をもった製品選択をすることで、長期的な安定動作を実現できます。各パラメータと使用条件を丁寧に照合することが重要です。

また、より精度の高い部品選定を行うために、パナソニックでは各商品ごとの回路シミュレーションデータも提供しています。シミュレーションを活用することで、使用環境におけるコンデンサの動作特性を事前に確認でき、最適な製品選定につながります。

3-2. 購入時の注意事項

実際に部品を購入する段階では、型番の違いが容量や寸法、耐圧に影響を与えることがあり、注意が必要です。同じシリーズでも文字や記号の違いで仕様が変わるため、購入前にデータシートや製品一覧を必ず照合してください。

製品選定で不明な点がある場合は、パナソニックの公式サポートにお問い合わせください。最適なコンデンサを確保することで、回路の信頼性向上と長寿命化が期待できます。