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フィルムコンデンサの吸収係数とは何ですか?なぜ吸収係数が小さいほど良いのでしょうか?

フィルムコンデンサの吸収係数とは何を指すのでしょうか?値が小さいほど良いのでしょうか?

 

フィルムコンデンサの吸収係数について説明する前に、誘電体とは何か、誘電体の分極とは何か、そしてコンデンサの吸収現象とは何かを見ていきましょう。

 

誘電

誘電体は非導電性物質、すなわち絶縁体であり、内部に電荷が移動することはありません。誘電体を静電場に置くと、誘電体原子の電子と原子核は、電界の力によって原子範囲内で「微視的な相対変位」を起こしますが、導体中の自由電子のように、所属する原子から「巨視的な移動」を起こすことはありません。静電平衡に達したとき、誘電体内部の電界強度はゼロではありません。これが、誘電体と導体の電気的性質の主な違いです。

 

誘電分極

印加された電場の作用により、誘電体内部に電場方向に沿った巨視的な双極子モーメントが生じ、誘電体表面に束縛電荷が生じる。これが誘電体の分極である。

 

吸収現象

コンデンサの充電および放電過程における時間遅延現象は、印加された電界の作用下における誘電体の緩やかな分極によって引き起こされる。一般的には、コンデンサは瞬時に完全に充電される必要があるが、実際にはすぐには充電されず、また、コンデンサは電荷を完全に放出する必要があるが、実際には放出されず、時間遅延現象が発生すると考えられている。

 

フィルムコンデンサの吸収係数

フィルムコンデンサの誘電吸収現象を表す値は吸収係数と呼ばれ、Kaで表されます。フィルムコンデンサの誘電吸収効果はコンデンサの低周波特性を決定づけ、Ka値は誘電体コンデンサの種類によって大きく異なります。同じコンデンサでも測定時間によって測定結果が異なり、同じ仕様のコンデンサでもメーカーや製造ロットによってKa値は変動します。

 

そこで、ここで2つの疑問が生じます。

Q1. フィルムコンデンサの吸収係数は、できるだけ小さい方が良いのでしょうか?

Q2. 吸収係数が大きい場合、どのような悪影響がありますか?

 

A1:

印加された電界の作用下では、Ka(吸収係数)が小さいほど、誘電体(絶縁体)の分極が弱くなり、誘電体表面の結合力が低くなり、電荷牽引に対する誘電体の結合力が小さくなり、コンデンサの吸収現象が弱くなり、コンデンサの充放電が速くなります。理想的な状態は、Kaが0、つまり吸収係数が0であり、誘電体(絶縁体)は印加された電界の作用下で分極現象を起こさず、誘電体表面は電荷に対して牽引結合力を持たず、コンデンサの充放電応答にヒステリシスがない状態です。したがって、フィルムコンデンサの吸収係数は小さいほど良いと言えます。

 

A2:

Ka値が大きすぎるコンデンサがさまざまな回路に及ぼす影響は、以下のようにさまざまな形で現れます。

1) 差動回路は結合回路になる

2)鋸歯状回路は鋸歯状波の戻りが増加するため、回路はすぐに回復できない。

3) リミッター、クランプ、狭パルス出力波形歪み

4) 超低周波平滑化フィルタの時定数が大きくなる

(5)DCアンプのゼロ点が乱れ、一方向ドリフトが発生する

6)サンプリングおよび保持回路の精度が低下する

7) 線形増幅器の直流動作点のドリフト

8) 電源回路のリプル増加

 

 

誘電体吸収効果の上記すべての性能は、コンデンサの「慣性」の本質と切り離せないものであり、つまり、指定された時間内に充電が期待値まで行われず、逆に放電も同様である。

Ka値が大きいコンデンサの絶縁抵抗(または漏洩電流)は、理想的なコンデンサ(Ka=0)とは異なり、試験時間が長くなるにつれて増加します(漏洩電流は減少します)。中国で規定されている現在の試験時間は1分です。


投稿日時:2022年1月11日

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