コンデンサ

コンデンサ

タイプ	電子部品
動作原理	キャパシタンス
発明された	エヴァルト・ゲオルク・フォン・クライスト(1745) ピーテル・ファン・ムッシェンブローク(1746)
電子シンボル

電気工学において、コンデンサは、互いに絶縁された2つの近接した表面に電荷を蓄積することで電気エネルギーを蓄える装置です。コンデンサはもともとコンデンサーと呼ばれていましたが、^{[1]この用語は、}コンデンサーマイクなどのいくつかの複合名で今でも見られます。コンデンサーは2つの端子を備えた受動電子部品です。

コンデンサの有用性は、その静電容量によって決まります。回路内の近接する 2 つの導電体間にはある程度の静電容量が存在しますが、コンデンサは回路の一部に静電容量を追加することを目的として特別に設計された部品です。

実際のコンデンサの物理的形状と構造は多種多様で、多くの種類のコンデンサが一般的に使用されています。ほとんどのコンデンサには少なくとも 2 つの電気導体が含まれており、多くの場合、金属板または誘電体媒体で分離された表面の形をしています。導体は、箔、薄膜、焼結金属ビーズ、または電解質です。非導電性の誘電体は、コンデンサの充電容量を増やす働きをします。誘電体として一般的に使用される材料には、ガラス、セラミック、プラスチックフィルム、紙、雲母、空気、および酸化物層があります。電位差(電圧)がコンデンサの端子間に適用されると(たとえば、コンデンサがバッテリーに接続されている場合)、誘電体全体に電界が発生し、一方のプレートに正味の正電荷が集まり、もう一方のプレートに負の正電荷が集まります。完全な誘電体には実際には電流が流れません。ただし、電源回路には電荷が流れます。この状態が十分長く維持されると、電源回路を流れる電流は止まります。時間によって変化する電圧がコンデンサのリード線に印加されると、コンデンサの充電と放電のサイクルにより、ソースには継続的な電流が発生します。

コンデンサは、多くの一般的な電気機器の電気回路の一部として広く使用されています。抵抗器とは異なり、理想的なコンデンサはエネルギーを消費しませんが、実際のコンデンサは少量のエネルギーを消費します (「非理想的な動作」を参照)。

コンデンサの最も初期の形態は1740年代に作られました。ヨーロッパの実験者が、水を満たしたガラス瓶に電荷を蓄えることができることを発見し、この瓶はライデン瓶として知られるようになりました。今日、コンデンサは、直流を遮断し、交流を通過させる電子回路で広く使用されています。アナログフィルタネットワークでは、電源の出力を平滑化します。共振回路では、ラジオを特定の周波数に調整します。電力伝送システムでは、電圧と電力の流れを安定させます。^[2]コンデンサのエネルギー貯蔵特性は、初期のデジタルコンピュータのダイナミックメモリとして利用され、^[3]現代のDRAMでも使用されています。

天然コンデンサは先史時代から存在しています。天然静電容量の最も一般的な例は、空の雲と地球の表面の間に蓄積された静電気です。その間の空気は誘電体として機能します。これにより、空気の破壊電圧を超えると雷が発生します。 ^[4]

1745年10月、ドイツのポンメルン出身のエヴァルト・ゲオルク・フォン・クライストは、高電圧静電発生器を電線で手持ちのガラス瓶の中の水に接続することで電荷を蓄えられることを発見した。 ^[5]クライストの手と水は導体として、瓶は誘電体として機能した（ただし、当時はメカニズムの詳細は誤って特定されていた）。クライストは、電線に触れると強力な火花が発生し、静電機械から得られる火花よりもはるかに痛みを伴うことを発見した。翌年、オランダの物理学者ピーテル・ファン・ムッシェンブロークが同様のコンデンサを発明し、勤務していたライデン大学にちなんでライデン瓶と名付けられた。^[6]彼もまた、自分が受けたショックの強さに感銘を受け、「フランス王国のためなら二度目のショックも受けたくない」と書いている。^[7]

ダニエル・グララスは、複数の瓶を並列に組み合わせて電荷貯蔵容量を増加させた最初の人物である。^[8] ベンジャミン・フランクリンはライデン瓶を調査し、電荷は他の人が想定していたように水ではなくガラスに貯蔵されているという結論に達した。彼はまた、「バッテリー」という用語を採用し、^{[9] [10] （}大砲のバッテリーのように同様のユニットを並べることで電力が増加することを示す）その後、電気化学セルのクラスターに適用された。^[11] 1747年、ライデン瓶は、瓶の内側と外側を金属箔でコーティングし、口の部分に空間を残して箔間のアーク放電を防ぐことで作られた。^[12]最も初期の静電容量の単位は瓶で、約1.11ナノファラッドに相当する。^[13]

1900 年頃までは、ライデン瓶や、平らなガラス板と箔導体を交互に配置したより強力な装置が独占的に使用されていましたが、無線(ラジオ) の発明により標準コンデンサの需要が生まれ、周波数が着実に高くなるにつれてインダクタンスの低いコンデンサが必要になりました。柔軟な誘電体シート (油を塗った紙など) を金属箔の間に挟み、丸めたり折り畳んで小さなパッケージにするなど、よりコンパクトな構造方法が使用されるようになりました。

初期のコンデンサはコンデンサーと呼ばれていましたが、この用語は今日でも、特に自動車システムなどの高出力アプリケーションで時々使用されています。condensatoreという用語は、1780年にアレッサンドロ・ボルタが電気を測定するために開発した電気泳動器に似た装置を指すために使用し、1782年にコンデンサーと翻訳されました^[14]。この名前は、孤立した導体で可能な範囲よりも高密度の電荷を蓄える装置の能力を指していました。^{[15] [1]この用語は}蒸気コンデンサー の曖昧な意味のために非推奨となり、1926年からは英国でコンデンサーという用語が推奨されるようになりましたが、 ^[16]米国ではかなり遅れて変更されました。

電気の研究が始まって以来、ガラス、磁器、紙、雲母などの非導電性材料が絶縁体として使われてきました。数十年後、これらの材料は最初のコンデンサの誘電体としても適していました。金属片の間に含浸紙を挟み、円筒状に巻いて作られた紙コンデンサは、19世紀後半に一般的に使用され、1876年に製造が開始され、^[17] 20世紀初頭からは電話のデカップリングコンデンサとして使用されました。

最初のセラミックコンデンサーには磁器が使用されました。マルコーニの無線送信装置の初期には、送信機の高電圧および高周波用途に磁器コンデンサーが使用されていました。受信機側では、共振回路に小型のマイカコンデンサーが使用されていました。マイカコンデンサーは1909年にウィリアム・デュビリエによって発明されました。第二次世界大戦前、米国ではマイカがコンデンサーの最も一般的な誘電体でした。^[17]

最初の電解コンデンサの発明者であるチャールズ・ポラック（本名カロル・ポラック）は、アルミニウム陽極の酸化物層が、電源を切っても中性またはアルカリ性の電解質中では安定したままであることを発見しました。1896年に彼は「アルミニウム電極を備えた電気液体コンデンサ」で米国特許番号672,913を取得しました。固体電解質タンタルコンデンサは、1950年代初頭にベル研究所によって発明され、新しく発明されたトランジスタを補完する小型で信頼性の高い低電圧サポートコンデンサとして発明されました。

第二次世界大戦中に有機化学者によってプラスチック材料が開発されたことで、コンデンサ業界では紙をより薄いポリマーフィルムに置き換え始めました。フィルムコンデンサの非常に初期の開発の1つは、1944年の英国特許587,953に記載されています。^[17]

電気二重層コンデンサ（現在のスーパーコンデンサ）は、H. ベッカーが「多孔質炭素電極を備えた低電圧電解コンデンサ」を開発した1957年に発明されました。^{[17] [18] [19]}彼は、電解コンデンサのエッチングされた箔の細孔と同様に、コンデンサに使用されている炭素細孔にエネルギーが電荷として蓄えられると考えました。当時、二重層のメカニズムは彼には知られていなかったため、彼は特許に次のように書いています。「それがエネルギー貯蔵に使用されている場合、コンポーネント内で何が起こっているのか正確にはわかりませんが、非常に高い容量につながります。」

MOSコンデンサはその後、メモリチップのストレージコンデンサとして、またイメージセンサー技術における電荷結合素子（CCD）の基本的な構成要素として広く採用されました。 ^[20] 1966年、ロバート・デナード博士は、コンデンサごとに1つのMOSトランジスタを組み合わせた現代のDRAMアーキテクチャを発明しました。^{[21] [22]}

コンデンサは、非導電性領域で分離された2 つの導体で構成されています。 ^[23]非導電性領域は、真空または誘電体と呼ばれる電気絶縁体です。誘電体媒体の例には、ガラス、空気、紙、プラスチック、セラミック、さらには導体と化学的に同一の半導体 空乏領域があります。クーロンの法則により、一方の導体の電荷は、もう一方の導体内の電荷キャリアに力を及ぼし、反対極性の電荷を引き付け、同じ極性の電荷を反発するため、もう一方の導体の表面に反対極性の電荷が誘導されます。そのため、導体は対面する表面に等しく反対の電荷を保持し、^[24]誘電体は電界を発生させます。

理想的なコンデンサは、一定の静電容量 C（SI単位系のファラッド単位）を特徴とし、各導体の正または負の電荷Qとそれらの間の電圧Vの比として定義されます。 ^{[23] 1}ファラッド（F） の静電容量は、各導体の 1クーロンの電荷によってデバイス全体に 1 ボルトの電圧が発生することを意味します。^[25]導体（またはプレート）が互いに近接しているため、導体上の反対の電荷は電界によって互いに引き合い、コンデンサは導体が離れている場合よりも所定の電圧でより多くの電荷を蓄えることができ、より大きな静電容量が得られます。 $${\displaystyle C={\frac {Q}{V}}}$$

実際のデバイスでは、電荷の蓄積がコンデンサに機械的に影響を与え、静電容量が変化することがあります。この場合、静電容量は増分変化によって定義されます。 $${\displaystyle C={\frac {\mathrm {d} Q}{\mathrm {d} V}}}$$

水力学のアナロジーでは、電圧は水圧に似ており、電線を流れる電流はパイプを通る水の流れに似ています。コンデンサはパイプ内の弾性ダイヤフラムのようなものです。水はダイヤフラムを通過できませんが、ダイヤフラムが伸びたり縮んだりすると水は移動します。

• 静電容量はダイヤフラムの弾性に似ています。静電容量値が大きいほど電荷差と電圧の比率が大きくなるのと同様に ( )、より容易に曲がるダイヤフラムほど水の変位と圧力の比率が大きくなります。${\displaystyle C=Q/V}$
• AC 回路では、コンデンサはパイプ内のダイヤフラムのように動作し、電子が実際に通過することなく、電荷が誘電体の両側を移動できるようにします。DC 回路では、コンデンサは油圧アキュムレータに似ており、圧力が解放されるまでエネルギーを蓄えます。同様に、アキュムレータが油圧ポンプからのサージを減衰させるのと同じように、コンデンサは整流されたDC 回路で電気の流れをスムーズにするために使用できます。
• 充電されたコンデンサと伸張されたダイヤフラムはどちらも位置エネルギーを蓄えます。コンデンサの充電量が増えるほど、プレート間の電圧が高くなります ( )。同様に、押しのけられた水の量が増えるほど、弾性位置エネルギーも大きくなります。${\displaystyle V=Q/C}$
• 水の流れがダイヤフラム全体の容積差に影響を与えるのと同じように、電流はコンデンサ全体の電荷差に影響を与えます。
• コンデンサが高電圧を受けると絶縁破壊を起こすのと同様に、ダイヤフラムは極度の圧力を受けると破裂します。
• コンデンサが交流を通過させながら直流をブロックするのと同様に、ダイヤフラムは圧力の変化がない限り水を押しのけません。

回路内では、コンデンサは異なる瞬間に異なる動作をすることがあります。ただし、通常は短時間の制限と長時間の制限について考えるのは簡単です。

• 長時間の限界では、充電/放電電流がコンデンサを飽和させた後は、コンデンサのどちらの側からも電流が出入りしなくなります。したがって、コンデンサの長時間の等価状態は開回路です。
• 短時間の限界では、コンデンサが特定の電圧 V で始動する場合、この時点でのコンデンサの電圧降下はわかっているので、それを電圧 V の理想的な電圧源に置き換えることができます。具体的には、V = 0 (コンデンサが充電されていない) の場合、コンデンサの短時間等価は短絡です。

コンデンサの最も単純なモデルは、それぞれ面積が の薄い平行な導電板 2 枚で構成され、その板は均一な厚さ のギャップで区切られ、そのギャップは誘電率の誘電体で満たされています。ギャップはプレートの寸法よりもはるかに小さいと想定されています。このモデルは、絶縁誘電体の薄い層で区切られた金属シートで構成されている多くの実際のコンデンサによく当てはまります。これは、製造業者が、コンデンサの故障の原因となる薄い部分を避けるために誘電体の厚さを非常に均一に保つように努めているためです。 ${\displaystyle A}$${\displaystyle d}$ ${\displaystyle \varepsilon }$${\displaystyle d}$

プレート間の間隔はプレート領域全体で均一であるため、プレート間の電界は一定で、プレート表面に対して垂直に向いています。ただし、プレートの端付近の領域では電界線がコンデンサの側面から「膨らむ」ため電界が減少します。この「フリンジ電界」領域はプレート間隔 とほぼ同じ幅で、 がプレートの寸法に比べて小さいと仮定すると、無視できるほど小さいです。したがって、 の電荷が1 つのプレートともう 1 つのプレートに配置されていると (不均一に帯電しているプレートの状況については後述します)、各プレートの電荷は、各プレートの内側表面にある一定の電荷密度(平方メートルあたりクーロン)の表面電荷層に均等に分散されます。ガウスの法則から、プレート間の電界の大きさは です。プレート間の電圧 (差)は、1 つのプレートから別のプレートまでの線 (z 方向) 上の電界の 線積分として定義されます。静電 容量は として定義されます。上記の式をこの式に 代入すると、${\displaystyle E}$${\displaystyle d}$${\displaystyle d}$${\displaystyle +Q}$${\displaystyle -Q}$ ${\displaystyle \sigma =\pm Q/A}$${\displaystyle E=\sigma /\varepsilon }$${\displaystyle V}$$${\displaystyle V=\int _{0}^{d}E(z)\,\mathrm {d} z=Ed={\frac {\sigma }{\varepsilon }}d={\frac {Qd}{\varepsilon A}}}$$${\displaystyle C=Q/V}$${\displaystyle V}$

したがって、コンデンサでは、誘電率の高い誘電体材料、大きなプレート面積、およびプレート間の小さな間隔によって、最高の静電容量が達成されます。

プレート面積は直線寸法の二乗に比例して増加し、分離は直線的に増加するため、静電容量はコンデンサの直線寸法 ( ) に比例して、または体積の三乗根に比例します。 ${\displaystyle A}$${\displaystyle d}$${\displaystyle C\varpropto L}$

平行板コンデンサは、絶縁破壊が起こる前に有限量のエネルギーしか蓄えられません。コンデンサの誘電体は絶縁強度 U _{d を}持ち、コンデンサの破壊電圧はV = V _bd = U _d dに設定されます。したがって、コンデンサが蓄えることができる最大エネルギーは $${\displaystyle E={\frac {1}{2}}CV^{2}={\frac {1}{2}}{\frac {\varepsilon A}{d}}\left(U_{d}d\right)^{2}={\frac {1}{2}}\varepsilon AdU_{d}^{2}}$$

最大エネルギーは、誘電体の体積、誘電率、および絶縁耐力の関数です。プレート面積とプレート間の距離を変えても、同じ体積を維持しても、プレート間の距離がプレートの長さと幅よりもはるかに小さい限り、コンデンサが蓄積できる最大エネルギー量は変わりません。さらに、これらの式では、電界がプレート間の誘電体に完全に集中していると仮定しています。実際には、誘電体の外側、たとえばコンデンサプレートの側面の間にフリンジフィールドがあり、コンデンサの有効静電容量が増加します。これは寄生容量と呼ばれることもあります。いくつかの単純なコンデンサ形状では、この追加の静電容量項は解析的に計算できます。^[26]プレート幅と距離の比、および長さと距離の比が大きい場合、これは無視できるほど小さくなります。

不均一に帯電したプレートの場合:

• 片方のプレートが で帯電し、もう一方が で帯電している場合、また両方のプレートが環境内の他の物質から分離されている場合、最初のプレートの内面は になり、2 番目のプレートの内面は に帯電します。^[要出典]したがって、プレート間の電圧は です。両方のプレートの外面は になりますが、これらの電荷はプレート間の電圧には影響しないことに注意してください。${\displaystyle Q_{1}}$${\displaystyle Q_{2}}$${\textstyle {\frac {Q_{1}-Q_{2}}{2}}}$${\textstyle -{\frac {Q_{1}-Q_{2}}{2}}}$${\displaystyle V}$${\textstyle V={\frac {Q_{1}-Q_{2}}{2C}}}$${\textstyle {\frac {Q_{1}+Q_{2}}{2}}}$
• 1 つのプレートが で帯電し、もう 1つのプレートが で帯電し、2 番目のプレートが接地されている場合、最初のプレートの内面は になり、2 番目のプレートの内面は になります。したがって、プレート間の電圧は です。両方のプレートの外側の表面の電荷はゼロになることに注意してください。${\displaystyle Q_{1}}$${\displaystyle Q_{2}}$${\displaystyle Q_{1}}$${\displaystyle -Q_{1}}$${\displaystyle V}$${\textstyle V={\frac {Q_{1}}{C}}}$

コンデンサのプレート数 に応じて、総静電容量は 次のようになります。 は単一のプレートの静電容量、はインターリーブされたプレートの数です。 ${\displaystyle n}$$${\displaystyle C=\varepsilon _{o}{\frac {A}{d}}(n-1)}$$${\displaystyle C=\varepsilon _{o}A/d}$${\displaystyle n}$

右の図に示すように、インターリーブされたプレートは、互いに接続された平行プレートとして見ることができます。隣接するプレートの各ペアは、個別のコンデンサとして機能します。ペアの数は常にプレートの数より 1 つ少なく、これが乗数です。 ${\displaystyle (n-1)}$

コンデンサの電荷と電圧を増加させるには、電界の反対方向に抗して電荷を負極板から正極板へ移動させる外部電源による作業を行わなければならない。 ^{[27] [28]}コンデンサの電圧が の場合、負極板から正極板へ少量の電荷を移動させるのに必要な作業はである。エネルギーは極板間の増加した電界に蓄えられる。コンデンサに蓄えられた全エネルギー（ジュールで表される）は、電荷がない状態から電界を確立するのに行われた全作業に等しい。^{[29] [28] [27]} ここで はコンデンサに蓄えられた電荷、はコンデンサ両端の電圧、 は静電容量である。この位置エネルギーは、電荷が除去されるまでコンデンサ内に留まる。極板間に抵抗のある回路を接続するなどして電荷を正極板から負極板へ戻すと、電界の影響下で移動する電荷は外部回路に対して作業を行う。 ${\displaystyle V}$${\displaystyle dW}$${\displaystyle dq}$${\displaystyle dW=Vdq}$${\displaystyle W}$ $${\displaystyle W=\int _{0}^{Q}V(q)\,\mathrm {d} q=\int _{0}^{Q}{\frac {q}{C}}\,\mathrm {d} q={\frac {1}{2}}{\frac {Q^{2}}{C}}={\frac {1}{2}}VQ={\frac {1}{2}}CV^{2}}$$${\displaystyle Q}$${\displaystyle V}$${\displaystyle C}$

上記の平行板モデルのように、コンデンサプレート間のギャップが一定であれば、プレート間の電界は均一になり（フリンジ電界を無視）、一定の値になります。この場合、蓄積されたエネルギーは電界強度から計算できます。 上記の最後の式は、電界内の単位体積あたりのエネルギー密度にプレート間の電界の体積を掛けたものに等しく、コンデンサ内のエネルギーが電界に蓄積されていることを示しています。 ${\displaystyle d}$${\displaystyle E=V/d}$$${\displaystyle W={\frac {1}{2}}CV^{2}={\frac {1}{2}}{\frac {\varepsilon A}{d}}\left(Ed\right)^{2}={\frac {1}{2}}\varepsilon AdE^{2}={\frac {1}{2}}\varepsilon E^{2}({\text{volume of electric field}})}$$

電気回路のどの部品を流れる電流I ( t ) も、そこを通過する電荷Q ( t )の流量として定義されます。実際の電荷、つまり電子は、理想的なコンデンサの誘電体を通過できません。^{[注 1]}むしろ、正極板から電子が 1 つ離れるごとに負極板に電子が 1 つ蓄積され、その結果、電子が枯渇し、一方の電極に正電荷が生じます。この正電荷は、もう一方の電極に蓄積された負電荷と等しく、反対の電荷となります。したがって、電極の電荷は、上で説明したように、電流の積分に等しく、電圧に比例します。他の不定積分と同様に、初期電圧V ( t _{0 ) を表すために}積分定数が追加されます。これは、コンデンサ方程式の積分形式です。^[30] $${\displaystyle V(t)={\frac {Q(t)}{C}}=V(t_{0})+{\frac {1}{C}}\int _{t_{0}}^{t}I(\tau )\,\mathrm {d} \tau }$$

これを微分しCを掛けると、微分形式が得られる: ^[31] Cは 時間、電圧、電荷に依存しない。 $${\displaystyle I(t)={\frac {\mathrm {d} Q(t)}{\mathrm {d} t}}=C{\frac {\mathrm {d} V(t)}{\mathrm {d} t}}}$$

コンデンサの双対はインダクタで、電界ではなく磁界にエネルギーを蓄えます。その電流電圧関係は、コンデンサの方程式で電流と電圧を交換し、 C をインダクタンス Lに置き換えることで得られます。

抵抗器、コンデンサ、スイッチ、および一定の直流電圧源V ₀のみを含む直列回路は充電回路として知られています。^[32]スイッチが開いている間はコンデンサが最初は充電されておらず、スイッチがt = 0で閉じられると、キルヒホッフの電圧法則から次の式が成り立ちます。 $${\displaystyle V_{0}=v_{\text{resistor}}(t)+v_{\text{capacitor}}(t)=i(t)R+{\frac {1}{C}}\int _{t_{0}}^{t}i(\tau )\,\mathrm {d} \tau }$$

導関数をとり、Cを掛けると、1階微分方程式が得られます。 $${\displaystyle RC{\frac {\mathrm {d} i(t)}{\mathrm {d} t}}+i(t)=0}$$

t = 0では、コンデンサの両端の電圧はゼロで、抵抗器の両端の電圧はV ₀です。初期電流は、I (0) = V ₀ / Rです。この仮定のもと、微分方程式を解くと次の式が得られます 。 ここで、τ ₀ = RC はシステムの時定数です。コンデンサが電源電圧と平衡に達すると、抵抗器の両端の電圧と回路全体を流れる電流は指数関数的に減少します。放電コンデンサの場合、コンデンサの初期電圧 ( V _Ci ) がV ₀に置き換わります。方程式は次のようになります 。$${\displaystyle {\begin{aligned}I(t)&={\frac {V_{0}}{R}}e^{-t/\tau _{0}}\\V(t)&=V_{0}\left(1-e^{-t/\tau _{0}}\right)\\Q(t)&=CV_{0}\left(1-e^{-t/\tau _{0}}\right)\end{aligned}}}$$$${\displaystyle {\begin{aligned}I(t)&={\frac {V_{Ci}}{R}}e^{-t/\tau _{0}}\\V(t)&=V_{Ci}\,e^{-t/\tau _{0}}\\Q(t)&=C\,V_{Ci}\,e^{-t/\tau _{0}}\end{aligned}}}$$

インピーダンスは、リアクタンスと抵抗のベクトル和であり、特定の周波数で正弦波状に変化する電圧と正弦波状に変化する電流の位相差と振幅比を表します。フーリエ解析により、周波数スペクトルから任意の信号を構築できるため、さまざまな周波数に対する回路の反応を調べることができます。コンデンサのリアクタンスとインピーダンスはそれぞれ 、jは虚数単位、ω は正弦波信号の角周波数です。- j位相は、AC 電圧V = ZIが AC 電流より 90° 遅れていることを示します。正の電流位相は、コンデンサが充電されるにつれて増加する電圧に対応し、ゼロ電流は瞬間的な一定電圧に対応します。 $${\displaystyle {\begin{aligned}X&=-{\frac {1}{\omega C}}=-{\frac {1}{2\pi fC}}\\Z&={\frac {1}{j\omega C}}=-{\frac {j}{\omega C}}=-{\frac {j}{2\pi fC}}\end{aligned}}}$$

インピーダンスは、静電容量の増加と周波数の上昇とともに減少します。^[33]これは、高周波信号または大容量コンデンサでは、電流振幅あたりの電圧振幅が低くなることを意味します。これは、AC「短絡」またはAC結合です。逆に、非常に低い周波数ではリアクタンスが高く、コンデンサはAC解析でほぼ開回路になります。つまり、これらの周波数は「フィルタリング」されます。

コンデンサは、インピーダンスが定義特性、つまり静電容量に反比例するという点で、抵抗器やインダクタとは異なります。

交流電圧源に接続されたコンデンサには、変位電流が流れます。電圧源がV ₀ cos(ωt)の場合、変位電流は次のように表されます。 $${\displaystyle I=C{\frac {{\text{d}}V}{{\text{d}}t}}=-\omega {C}{V_{0}}\sin(\omega t)}$$

sin( ωt ) = −1のとき、コンデンサは最大（またはピーク）電流を持ち、I ₀ = ωCV ₀となります。ピーク電圧とピーク電流の比は、容量性リアクタンス（X _Cで示される）によって決まります。 $${\displaystyle X_{C}={\frac {V_{0}}{I_{0}}}={\frac {V_{0}}{\omega CV_{0}}}={\frac {1}{\omega C}}}$$

ω が無限大に近づくと、 X C はゼロに近づきます。X _{C が}0 に近づくと、コンデンサは高周波で電流を強く通過させる短いワイヤに似たものになります。ω がゼロに近づくと、X _Cは無限大に近づきます。X _{C が}無限大に近づくと、コンデンサは低周波をほとんど通過させないオープン回路に似たものになります。

コンデンサの電流は、電源の電圧とよりよく比較するために、余弦の形で表すことができます。 $${\displaystyle I=-I_{0}\sin({\omega t})=I_{0}\cos({\omega t}+{90^{\circ }})}$$

この状況では、電流は電圧に対して +π/2 ラジアンまたは +90 度位相がずれています。つまり、電流は電圧よりも 90° 進んでいます 。

回路解析でラプラス変換を使用する場合、初期電荷のない理想的なコンデンサのインピーダンスはs領域で次のように表されます。 ここ で$${\displaystyle Z(s)={\frac {1}{sC}}}$$

• Cは静電容量であり、
• s は複素周波数です。

並列コンデンサの場合

並列構成のコンデンサにはそれぞれ同じ電圧が印加されます。コンデンサの静電容量は加算されます。電荷はサイズに応じてコンデンサ間で分配されます。回路図を使用して並列プレートを視覚化すると、各コンデンサが総表面積に寄与していることは明らかです。$${\displaystyle C_{\mathrm {eq} }=\sum _{i=1}^{n}C_{i}=C_{1}+C_{2}+\cdots +C_{n}}$$

直列コンデンサの場合

直列接続すると、回路図から、プレート面積ではなく分離距離が加算されることがわかります。各コンデンサは、直列接続された他のすべてのコンデンサと同じ瞬間電荷蓄積を蓄積します。端から端までの合計電圧差は、各コンデンサの静電容量の逆数に従って分配されます。直列接続全体は、どのコンポーネントよりも小さいコンデンサとして機能します。$${\displaystyle C_{\mathrm {eq} }=\left(\sum _{i=1}^{n}{\frac {1}{C_{i}}}\right)^{-1}=\left({1 \over C_{1}}+{1 \over C_{2}}+{1 \over C_{3}}+\dots +{1 \over C_{n}}\right)^{-1}}$$

コンデンサは、高電圧電源の平滑化など、より高い動作電圧を得るために直列に接続されます。プレート間隔に基づく電圧定格は、各コンデンサの静電容量と漏れ電流が同じであれば加算されます。このようなアプリケーションでは、直列ストリングが並列に接続され、マトリックスを形成することがあります。目標は、コンデンサに過負荷をかけずにネットワークのエネルギー貯蔵を最大化することです。直列コンデンサによる高エネルギー貯蔵では、1 つのコンデンサが故障して漏れ電流が他の直列コンデンサに過度の電圧をかけないように、安全上の考慮事項を適用する必要があります。

直列接続は、極性電解コンデンサをバイポーラ AC 用に適応させるためにも使用されることがあります。

並列-直列ネットワークにおける電圧分布。

直列に接続されたコンデンサのチェーンに並列に接続された単一の充電コンデンサからの電圧分布をモデル化するには、次のようにします。${\displaystyle \left(A\right)}$${\displaystyle \left(B_{\text{n}}\right)}$$${\displaystyle {\begin{aligned}{\text{(volts)}}A_{\mathrm {eq} }&=A\left(1-{\frac {1}{n+1}}\right)\\{\text{(volts)}}B_{\text{1..n}}&={\frac {A}{n}}\left(1-{\frac {1}{n+1}}\right)\\A-B&=0\end{aligned}}}$$

注:これは、すべての静電容量値が等しい場合にのみ当てはまります。

この取り決めで移転される権限は次のとおりです。$${\displaystyle P={\frac {1}{R}}\cdot {\frac {1}{n+1}}A_{\text{volts}}\left(A_{\text{farads}}+B_{\text{farads}}\right)}$$

実際には、コンデンサはいくつかの点で理想的なコンデンサ方程式から外れます。これらのうち、リーク電流や寄生効果などは線形であるか、ほぼ線形として分析でき、仮想コンポーネントを追加して等価回路を形成することで説明できます。その後、通常のネットワーク分析方法を適用できます。^[34]ブレークダウン電圧などの他のケースでは、効果は非線形であり、通常の（通常の、たとえば線形の）ネットワーク分析を使用できないため、効果を個別に考慮する必要があります。さらに、温度依存性など、線形である可能性があるが、分析で静電容量が定数であるという仮定を無効にする別のグループのアーティファクトが存在する場合があります。最後に、固有のインダクタンス、抵抗、または誘電損失などの複合寄生効果は、さまざまな動作周波数で不均一な動作を示す可能性があります。

特定の電界強度（誘電強度Edsと呼ばれる）を超えると、_{コンデンサ}内の誘電体は導電性になります。これが発生する電圧はデバイスのブレークダウン電圧と呼ばれ、誘電強度と導体間の距離の積で表されます。^[35] $${\displaystyle V_{\text{bd}}=E_{\text{ds}}d}$$

コンデンサに安全に蓄えられる最大エネルギーは、破壊電圧によって制限されます。この電圧を超えるとプレート間の短絡が発生し、誘電体、プレート、またはその両方に永久的な損傷を引き起こす可能性があります。誘電体の厚さに応じて静電容量と破壊電圧が変化するため、特定の誘電体で作られたすべてのコンデンサは、誘電体が体積の大部分を占める限り、ほぼ等しい最大エネルギー密度を持ちます。 ^[36]

空気誘電体コンデンサの場合、破壊電界強度は2～5 MV/m（またはkV/mm）のオーダーです。マイカの場合、破壊電界強度は100～300 MV/mです。油の場合、15～25 MV/mです。誘電体に他の材料が使用されている場合は、はるかに低くなる可能性があります。^[37]誘電体は非常に薄い層で使用されるため、コンデンサの絶対的な破壊電圧は制限されます。一般的な電子機器に使用されるコンデンサの一般的な定格は、数ボルトから1 kVの範囲です。電圧が高くなると、誘電体を厚くする必要があり、高電圧コンデンサは低電圧定格のコンデンサよりも静電容量あたりの容量が大きくなります。

破壊電圧は、コンデンサの導電部の形状などの要因によって大きく左右されます。鋭いエッジや尖端があると、その部分の電界強度が高まり、局所的な破壊につながる可能性があります。いったんこれが始まると、破壊は誘電体を素早く通り抜けて反対側のプレートに到達し、炭素を残して短絡（または比較的低抵抗）回路を引き起こします。コンデンサの短絡により周囲の回路から電流が流れ、エネルギーが消費されるため、爆発的な結果を招く可能性があります。^[38]ただし、特定の誘電体^{[39] [40]}と薄い金属電極を備えたコンデンサでは、破壊後に短絡は形成されません。これは、破壊付近で金属が溶けたり蒸発したりして、コンデンサの残りの部分から分離されるためです。^{[41] [42]}

通常の破壊経路は、電界強度が十分に大きくなり、誘電体内の電子を原子から引き離して伝導を引き起こすことです。誘電体内の不純物など、他のシナリオも考えられます。また、誘電体が結晶性である場合、結晶構造の欠陥により、半導体デバイスで見られるようなアバランシェ破壊が発生する可能性があります。破壊電圧は、圧力、湿度、温度によっても影響を受けます。^[43]

理想的なコンデンサは電気エネルギーを蓄えて放出するだけで、散逸はしません。実際には、コンデンサの材料には欠陥があり、次のような寄生成分が発生します。^[44]

• ${\displaystyle {\text{ESL}}}$、等価直列インダクタンス、リード線によるものです。これは通常、比較的高い周波数でのみ重要になります。
• 合計インピーダンスに 実数値成分を追加し、電力を浪費する 2 つの抵抗:
  • ${\displaystyle R_{\text{lead}}}$、リード線の小さな直列抵抗。周波数が高くなるにつれて、関連性が増します。
  • ${\displaystyle G_{\text{dielectric}}}$不完全な誘電体材料を考慮して、静電容量と並列に小さなコンダクタンス（または逆に大きな抵抗）が存在します。これにより、誘電体を横切る小さな漏れ電流が発生し（§ 漏れを参照）、時間の経過とともにコンデンサがゆっくりと放電します^[45]。このコンダクタンスは、非常に低い周波数で全抵抗の大部分を占めます。その値は、コンデンサの材料と品質によって大きく異なります。^[要出典]

周波数が増加すると、容量性インピーダンス（負のリアクタンス）が減少するため、誘電体のコンダクタンスの重要性は低下し、直列コンポーネントの重要性が高まります。したがって、広い周波数範囲で有効な簡略化されたRLC 直列モデルは、コンデンサを、等価直列インダクタンスおよび周波数に依存する等価直列抵抗と直列になっているものとして扱います。等価直列抵抗は周波数によってほとんど変化しません。前のモデルとは異なり、このモデルはDCおよび関連する 非常に低い周波数では有効ではありません。${\displaystyle {\text{ESL}}}$ ${\displaystyle {\text{ESR}}}$${\displaystyle G_{\text{dielectric}}}$

誘導性リアクタンスは周波数とともに増加します。その符号は正であるため、静電容量を打ち消します。

RLC回路の固有周波数 では、インダクタンスが静電容量を完全に打ち消すため、総リアクタンスはゼロになります。 での総インピーダンスはの実数値にちょうど等しいため、平均電力消費は⁠で最大になります。${\displaystyle \omega _{0}{=}{\tfrac {1}{\sqrt {{\text{ESL}}\cdot {\text{C}}}}}}$${\displaystyle \omega _{0}}$${\displaystyle {\text{ESR}}}$V _RMS ²/電子放射ここで、V _{RMS は}コンデンサ両端の 実効値 (RMS) 電圧です。

さらに高い周波数では、誘導性インピーダンスが支配的になるため、コンデンサは望ましくないインダクタのような動作をします。高周波エンジニアリングでは、すべての接続とコンポーネントのインダクタンスを考慮する必要があります。

コンデンサを等価直列抵抗 と直列に接続された理想的なコンデンサとして簡略化したモデルでは、コンデンサの品質係数（Q ）は、特定の周波数における容量性リアクタンスと抵抗の大きさの比です。 ${\displaystyle {\text{ESR}}}$ ${\displaystyle X_{C}}$ ${\displaystyle \omega }$

$${\displaystyle Q(\omega )={\frac {|X_{C}(\omega )|}{\text{ESR}}}={\frac {1}{\omega C\cdot {\text{ESR}}}}\,.}$$

Q 係数は効率の尺度です。コンデンサの Q 係数が高いほど、理想的なコンデンサの動作に近づきます。散逸係数はその逆数です。

リップル電流は、周波数が一定または変化する印加電源 (多くの場合、スイッチング電源) の AC 成分です。リップル電流は、変化する電界強度によって生じる誘電損失と、わずかに抵抗のある供給ラインまたはコンデンサ内の電解質を流れる電流によって、コンデンサ内で熱を発生させます。等価直列抵抗 (ESR) は、これをモデル化するために完全なコンデンサに追加する内部直列抵抗の量です。

一部のタイプのコンデンサ（主にタンタル電解コンデンサ、アルミ 電解コンデンサ、および一部のフィルムコンデンサ）には、最大リップル電流の定格値が指定されています。

• 固体二酸化マンガン電解質を使用したタンタル電解コンデンサは、リップル電流によって制限され、通常、コンデンサ ファミリの中で最も高い ESR 定格を持ちます。リップル制限を超えると、ショートや部品の焼損につながる可能性があります。
• 最も一般的な電解コンデンサであるアルミ電解コンデンサは、リップル電流が高くなると寿命が短くなります。リップル電流がコンデンサの定格値を超えると、爆発的な故障につながる傾向があります。
• セラミックコンデンサは一般にリップル電流制限がなく^{[引用が必要]}、ESR定格が最も低いコンデンサの1つです。
• フィルムコンデンサはESR 定格が非常に低いですが、定格リップル電流を超えると劣化故障を引き起こす可能性があります。

特定のコンデンサの静電容量は、部品の経年劣化とともに減少します。セラミックコンデンサの場合、これは誘電体の劣化が原因です。誘電体の種類、周囲の動作温度と保管温度が最も重要な経年劣化要因ですが、動作電圧は通常、影響が小さく、つまり、通常のコンデンサ設計は電圧係数を最小限に抑えます。部品をキュリー点以上に加熱すると、経年劣化を逆転させることができます。部品の寿命の初め近くで経年劣化が最も速く、デバイスは時間の経過とともに安定します。^[46]電解コンデンサは、電解質が蒸発するにつれて経年劣化します^{[ broken anchor ]}。セラミックコンデンサとは対照的に、これは部品の寿命の終わりに向かって発生します。

静電容量の温度依存性は、通常、1℃あたりのppm（百万分率）で表されます。通常は大まかに線形関数として考えることができますが、温度の極端な値では著しく非線形になることがあります。温度係数は、主に誘電体材料に応じて、正または負になります。C0G/NP0と指定されているがNPOと呼ばれるものもあり、ある温度ではやや負の係数、別の温度では正の係数、中間の温度ではゼロになります。このような部品は、温度が重要な回路用に指定される場合があります。^[47]

コンデンサ、特にセラミックコンデンサや紙コンデンサなどの古い設計は、音波を吸収してマイクロフォニック効果を引き起こす可能性があります。振動によりプレートが移動して静電容量が変化し、AC 電流が誘導されます。一部の誘電体は圧電性も生成します。結果として生じる干渉はオーディオアプリケーションで特に問題となり、フィードバックや意図しない録音を引き起こす可能性があります。逆マイクロフォニック効果では、コンデンサプレート間の変化する電界が物理的な力を及ぼし、スピーカーとして動かします。これにより可聴音が生成されますが、エネルギーが消費され、誘電体と電解質（ある場合）にストレスがかかります。

電流の反転は、電流の方向が変わるときに発生します。電圧の反転は、回路内の極性の変化です。反転は、通常、極性を反転する最大定格電圧のパーセンテージとして説明されます。DC 回路では、これは通常 100% 未満で、多くの場合 0 ～ 90% の範囲ですが、AC 回路では 100% の反転が発生します。

DC 回路とパルス回路では、電流と電圧の反転はシステムの減衰の影響を受けます。電圧の反転は、減衰が不十分なRLC 回路で発生します。電流と電圧の方向が反転し、インダクタンスとキャパシタンスの間に高調波発振器が形成されます。電流と電圧は振動する傾向があり、システムが平衡に達するまで、各ピークが前のピークよりも低くなる状態で、方向が数回反転することがあります。これは、しばしばリンギングと呼ばれます。比較すると、臨界減衰または過剰減衰のシステムでは通常、電圧の反転は発生しません。反転は、ピーク電流が各方向で等しい AC 回路でも発生します。

コンデンサの寿命を最大にするには、通常、システムが経験する可能性のある最大の逆電圧に耐えられる必要があります。AC回路では100%の電圧逆電圧が発生しますが、減衰が不十分なDC回路では100%未満になります。逆電圧は誘電体に過剰な電界を発生させ、誘電体と導体の両方に過剰な加熱を引き起こし、コンデンサの寿命を大幅に短縮する可能性があります。逆電圧定格は、誘電体材料の選択や電圧定格から、使用される内部接続の種類まで、コンデンサの設計上の考慮事項に影響を与えることがよくあります。^[48]

どのようなタイプの誘電体材料で作られたコンデンサでも、ある程度の「誘電吸収」または「浸透」が見られます。コンデンサを放電して取り外すと、しばらくすると誘電体のヒステリシスにより電圧が発生することがあります。この影響は、高精度のサンプル アンド ホールド回路やタイミング回路などの用途では問題となります。吸収は時間に依存するプロセスであるため、吸収のレベルは、設計上の考慮事項から充電時間まで、多くの要因によって異なります。ただし、主な要因は誘電体材料の種類です。タンタル電解コンデンサやポリサルフォンフィルムなどのコンデンサは比較的高い吸収を示しますが、ポリスチレンやテフロンでは非常に低いレベルの吸収が可能です。^[49]フラッシュ チューブ、テレビ、電子レンジ、除細動器など、危険な電圧やエネルギーが存在するコンデンサでは、コンデンサがショートまたは放電された後、誘電吸収によってコンデンサが危険な電圧に再充電されることがあります。 10ジュール以上のエネルギーを蓄えたコンデンサは一般的に危険とみなされ、50ジュール以上は致命的となる可能性がある。コンデンサは数分間で元の電荷の0.01～20%を回復する可能性があり、一見安全に見えるコンデンサが驚くほど危険になることがある。^{[50] [51] [52] [53] [54]}

完全な絶縁体はない。したがって、すべての誘電体は、ある程度の電流が漏れるのを許容する。これは、メガオーム計で測定できる。^[55]漏れは、コンデンサと並列の抵抗器と同等である。熱、機械的ストレス、湿度などの要因に常にさらされると、誘電体が劣化して過度の漏れが生じる可能性がある。これは、古い真空管回路、特に油を塗った紙や箔のコンデンサが使用されていた回路でよく見られる問題である。多くの真空管回路では、中間結合コンデンサを使用して、1 つの真空管のプレートから次のステージのグリッド回路に変化する信号を伝導する。漏れのあるコンデンサにより、グリッド回路の電圧が通常のバイアス設定から上昇し、下流の真空管で過度の電流や信号歪みが発生する可能性がある。パワー アンプでは、このためプレートが赤く光ったり、電流制限抵抗が過熱したり、故障したりする可能性がある。同様の考慮事項は、コンポーネント製造されたソリッド ステート (トランジスタ) アンプにも当てはまるが、発熱が少なくなり、最新のポリエステル誘電体バリアが使用されているため、かつては一般的だったこの問題は比較的まれになっている。

アルミ電解コンデンサは、製造時に適切な内部化学状態を開始するのに十分な電圧を印加して調整されます。この状態は、機器を定期的に使用することで維持されます。電解コンデンサを使用するシステムを長期間使用しないと、調整が失われる可能性があります。次に動作させたときに、ショートして故障することもあります。

すべてのコンデンサの寿命は、その構造、動作条件、環境条件によって異なります。固体セラミックコンデンサは、通常使用では通常寿命が非常に長く、振動や周囲温度などの要因にはほとんど左右されませんが、湿度、機械的ストレス、疲労などの要因が故障の主な原因となります。故障モードは異なる場合があります。コンデンサによっては、徐々に静電容量が低下したり、漏れが増加したり、等価直列抵抗(ESR) が増加したりするものもあれば、突然故障したり、壊滅的に故障したりするものもあります。たとえば、金属フィルムコンデンサはストレスや湿度による損傷を受けやすいですが、誘電体に破壊が発生すると自己修復します。故障箇所でグロー放電が発生すると、その箇所の金属フィルムが蒸発してアーク放電が防止され、静電容量の損失を最小限に抑えながら短絡が解消されます。フィルムに十分な数のピンホールが蓄積すると、金属フィルムコンデンサが完全に故障します。これは通常、警告なしに突然発生します。

電解コンデンサは、一般的に寿命が最も短いです。電解コンデンサは振動や湿度の影響をほとんど受けませんが、周囲温度や動作温度などの要因が故障に大きく影響し、ESR の増加 (最大 300%) や静電容量の 20% の低下として徐々に発生します。コンデンサには電解質が含まれており、最終的にはシールを通して拡散して蒸発します。温度が上昇すると内部圧力も上昇し、化学物質の反応速度も速くなります。したがって、電解コンデンサの寿命は、化学反応速度の決定に使用される アレニウスの式の修正によって定義されるのが一般的です。$${\displaystyle L=Be^{\frac {e_{A}}{kT_{o}}}}$$

メーカーは、周囲温度、ESR、リップル電流の影響を受ける設計動作温度で使用した場合の電解コンデンサの予想寿命を時間単位で示すために、この式を使用することがよくあります。ただし、これらの理想的な条件は、すべての使用で実現できるとは限りません。さまざまな使用条件下での寿命を予測するための経験則は、次の式によって決まります。 $${\displaystyle L_{a}=L_{0}2^{\frac {T_{0}-T_{a}}{10}}}$$

これは、温度が10℃上昇するごとにコンデンサの寿命が半分に減少することを示しています。[ ^56]

• ${\displaystyle L_{0}}$定格条件下での定格寿命、例：2000時間
• ${\displaystyle T_{0}}$定格最大/最小動作温度
• ${\displaystyle T_{a}}$平均動作温度は
• ${\displaystyle L_{a}}$与えられた条件下での予想寿命

実用的なコンデンサは、さまざまな形で市販されています。内部誘電体の種類、プレートの構造、デバイスのパッケージはすべて、コンデンサの特性とその用途に大きく影響します。

使用可能な値の範囲は、非常に低い値（ピコファラッド範囲。原理的には任意の低い値が可能ですが、どの回路でも浮遊（寄生）容量が制限要因となります）から約 5 kF のスーパーキャパシタまでです。

約 1 マイクロファラッド以上の電解コンデンサは、他のタイプに比べてサイズが小さく、コストが低いため、通常は使用されますが、安定性、寿命、分極特性が比較的劣っているために不適切となる場合は除きます。非常に高容量のスーパーコンデンサでは、多孔質の炭素ベースの電極材料が使用されます。

ほとんどのコンデンサには誘電体スペーサーがあり、空気や真空に比べて静電容量が増加します。コンデンサが保持できる電荷を最大化するには、誘電体材料の誘電率が可能な限り高く、また破壊電圧も可能な限り高くする必要があります。また、誘電体は周波数による損失が可能な限り低くなければなりません。

ただし、プレート間の真空度が高い低容量コンデンサも利用可能で、これにより非常に高い電圧で動作し、損失も少なくなります。プレートが大気に開放された可変コンデンサは、ラジオの同調回路でよく使用されていました。その後の設計では、可動プレートと固定プレートの間にポリマー箔誘電体が使用され、プレート間に大きな空気層はなくなりました。

固体誘電体には紙、プラスチック、ガラス、雲母、セラミックなど様々な種類があります。^[17]

紙は昔のコンデンサに広く使用されており、比較的高い電圧性能を発揮します。しかし、紙は水分を吸収するため、プラスチックフィルムコンデンサに大きく置き換えられました。

現在使用されているプラ​​スチックフィルムのほとんどは、油紙などの古い誘電体よりも安定性と経年変化の性能が優れているため、タイマー回路で役立ちますが、使用されているプラ​​スチックフィルムの制限により、動作温度と周波数が比較的低いものに制限される場合があります。大型のプラスチックフィルムコンデンサは、抑制回路、モーター始動回路、力率補正回路で広く使用されています。

セラミックコンデンサは一般に小型で安価であり、高周波用途に便利ですが、電圧と温度によって静電容量が大きく変化し、経年劣化が激しいという欠点があります。また、圧電効果の影響を受けることもあります。セラミックコンデンサは、温度による静電容量の変化が予測可能なクラス 1 誘電体と、より高い電圧で動作可能なクラス 2 誘電体に大まかに分類されます。最新の多層セラミックは通常非常に小型ですが、一部のタイプは本質的に値の許容範囲が広く、マイクロフォニックの問題があり、通常は物理的に脆いです。

ガラスコンデンサとマイカコンデンサは信頼性、安定性、高温および高電圧への耐性に優れていますが、ほとんどの主流の用途には高価すぎます。

電解コンデンサとスーパーキャパシタはそれぞれ少量と多量のエネルギーを蓄えるために使用され、セラミックコンデンサは共振器でよく使用され、寄生容量は回路レイアウトの構成によって単純な導体-絶縁体-導体構造が意図せず形成される回路で発生します。

電解コンデンサは、酸化物誘電体層を備えたアルミニウムまたはタンタル板を使用します。2 番目の電極は液体電解質で、別の箔板によって回路に接続されています。電解コンデンサは非常に高い静電容量を提供しますが、許容誤差が小さく、不安定性が高く、特に熱にさらされると徐々に静電容量が低下し、リーク電流が大きいという欠点があります。品質の悪いコンデンサは電解液が漏れる可能性があり、プリント基板に悪影響を及ぼします。低温では電解液の導電性が低下し、等価直列抵抗が増加します。電源調整に広く使用されていますが、高周波特性が悪いため、多くの用途には適していません。電解コンデンサは、一定期間 (約 1 年) 使用しないと自己劣化を起こし、最大電力が供給されるとショートしてコンデンサが永久に損傷し、通常はヒューズが切れるか整流ダイオードが故障する可能性があります。たとえば、古い機器では、整流管でアーク放電が発生する可能性があります。使用前に徐々に動作電圧を印加することで回復できます。これは、アンティークの真空管機器で、AC 電源を供給する可変トランスを使用して 30 分かけて行われることが多い方法です。この手法は、一部のソリッド ステート機器では満足のいく結果が得られない場合があります。ソリッド ステート機器は、通常の電力範囲を下回る動作によって損傷を受ける可能性があり、最初に電源を消費回路から分離する必要があります。このような対策は、入力を減らしても完全な出力電圧を生成する現代の高周波電源には適用できない可能性があります。^{[引用が必要]}

タンタルコンデンサはアルミニウムよりも周波数特性と温度特性が優れていますが、誘電吸収と漏れは大きくなります。^[57]

ポリマーコンデンサ(OS-CON、OC-CON、KO、AO) は、固体導電性ポリマー (または重合有機半導体) を電解質として使用し、標準の電解コンデンサよりも長寿命でESR が低くなりますが、コストは高くなります。

フィードスルーコンデンサは、主な用途ではないものの、静電容量を持ち、導電性シートを介して信号を伝導するために使用されるコンポーネントです。

特殊な用途には、他のタイプのコンデンサもいくつか利用できます。スーパーキャパシタは大量のエネルギーを蓄えます。カーボンエアロゲル、カーボンナノチューブ、または多孔性の高い電極材料から作られたスーパーキャパシタは、非常に高い静電容量（2010 年現在で最大 5 kF）を提供し、一部の用途では充電式バッテリー^[update]の代わりに使用できます。交流コンデンサは、特にライン（主電源）電圧の AC 電力回路で動作するよう設計されています。これらは電気モーター回路でよく使用され、大電流を処理できるように設計されていることが多いため、物理的に大きくなる傾向があります。通常は頑丈にパッケージ化されており、簡単に接地できる金属ケースに入っていることがよくあります。また、最大 AC 電圧の 5 倍以上の 直流ブレークダウン電圧で設計されています。

非常に有用な誘電体の多くは、その誘電率が印加電界の関数として変化するため、強誘電体材料など、これらのデバイスの静電容量はより複雑になります。たとえば、このようなコンデンサを充電する場合、電荷による電圧の微分増加は次のように決まります。 ここで、静電容量の電圧依存性C ( V ) は、静電容量が電界強度の関数であることを示唆しており、大面積平行板デバイスではε = V / dで表されます。この電界は誘電体を分極させますが、強誘電体の場合、この分極は電界の非線形S字型関数であり、大面積平行板デバイスの場合は、電圧の非線形関数である静電容量に変換されます。^{[58] [59]}$${\displaystyle dQ=C(V)\,dV}$$

電圧に依存する静電容量に対応して、コンデンサを電圧Vまで充電するための積分関係が見つかります。 これは、 C が電圧Vに依存しない場合にのみ、Q = CV と一致します。 $${\displaystyle Q=\int _{0}^{V}C(V)\,dV}$$

同様に、コンデンサに蓄えられたエネルギーは次のように表される。 $${\displaystyle dW=Q\,dV=\left[\int _{0}^{V}dV'\,C(V')\right]dV\,.}$$

積分: 積分の順序 の交換が使用されます。 $${\displaystyle W=\int _{0}^{V}dV\int _{0}^{V}dV'\,C(V')=\int _{0}^{V}dV'\int _{V'}^{V}dV\,C(V')=\int _{0}^{V}dV'\left(V-V'\right)C(V')\,,}$$

強誘電体表面に沿って走査される顕微鏡プローブの非線形容量は、強誘電体材料のドメイン構造を研究するために使用されます。^[60]

電圧依存容量のもう一つの例は、半導体ダイオードなどの半導体デバイスで発生します。この場合、電圧依存性は誘電率の変化から生じるのではなく、コンデンサの両側の電荷間の間隔の電圧依存性から生じます。^{[61]この効果は、}バリキャップと呼ばれるダイオードのようなデバイスで意図的に利用されています。

コンデンサが時間とともに変化する電圧で駆動され、その電圧が十分に急速に変化すると、ある周波数では誘電体の分極が電圧に追従できなくなります。このメカニズムの原因の一例として、誘電率に寄与する内部の微細双極子は瞬時に移動できないため、印加される交流電圧の周波数が増加すると、双極子の応答が制限され、誘電率が減少します。周波数によって変化する誘電率は誘電分散と呼ばれ、デバイ緩和などの誘電緩和プロセスによって決まります。過渡状態では、変位場は次のように表すことができます (電気感受率を参照)。 $${\displaystyle {\boldsymbol {D(t)}}=\varepsilon _{0}\int _{-\infty }^{t}\varepsilon _{r}(t-t'){\boldsymbol {E}}(t')\,dt',}$$

ε _rの時間依存性によって応答の遅れを示す。原理的には誘電体の双極子挙動などの微視的解析から計算される。例えば線形応答関数を参照のこと。^{[62] [63]}積分は過去から現在までの履歴全体に及ぶ。時間に対するフーリエ変換は次式になる。 $${\displaystyle {\boldsymbol {D}}(\omega )=\varepsilon _{0}\varepsilon _{r}(\omega ){\boldsymbol {E}}(\omega )\,,}$$

ここで、ε _r ( ω ) は複素関数であり、虚数部は媒体による場のエネルギー吸収に関係します。誘電率を参照してください。静電容量は誘電率に比例するため、この周波数挙動も示します。ガウスの法則を変位場に対して次の形式でフーリエ変換すると、次のようになります。

$${\displaystyle {\begin{aligned}I(\omega )&=j\omega Q(\omega )=j\omega \oint _{\Sigma }{\boldsymbol {D}}({\boldsymbol {r}},\omega )\cdot d{\boldsymbol {\Sigma }}\\&=\left[G(\omega )+j\omega C(\omega )\right]V(\omega )={\frac {V(\omega )}{Z(\omega )}}\,,\end{aligned}}}$$ ここで、jは虚数単位、V ( ω )は角周波数ωにおける電圧成分、G ( ω )は電流の実数部でコンダクタンスと呼ばれ、C ( ω ) は電流の虚数部を決定し、静電容量です。Z ( ω )は複素インピーダンスです。

平行板コンデンサに誘電体が充填されている場合、媒体の誘電特性の測定は次の関係式に基づきます。 ここで、単一のプライムは実数部、二重のプライムは虚数部を表します。Z ( ω )は誘電体が存在する場合の複素インピーダンス、C _cmplx ( ω )は誘電体が存在する場合のいわゆる複素静電容量、C ₀は誘電体がない場合の静電容量です。[ ^{64] [65]}（「誘電体なし」の測定は、原理的には自由空間での測定を意味しますが、量子真空でさえ二色性などの非理想的な動作を示すと予測されるため、達成不可能な目標です。実用的には、測定誤差を考慮すると、地球の真空での測定、または単にC ₀を計算するだけで十分な精度が得られます。^[66]） $${\displaystyle \varepsilon _{r}(\omega )=\varepsilon '_{r}(\omega )-j\varepsilon ''_{r}(\omega )={\frac {1}{j\omega Z(\omega )C_{0}}}={\frac {C_{\text{cmplx}}(\omega )}{C_{0}}}\,,}$$

この測定法を用いると、誘電率は誘電率に寄与する物質の特性応答周波数（励起エネルギー）に対応する特定の周波数で共鳴を示すことがある。これらの共鳴は欠陥を検出するための多くの実験技術の基礎となっている。コンダクタンス法は吸収を周波数の関数として測定する。^{[67]あるいは、}深準位過渡分光法のように、静電容量の時間応答を直接使用することもできる。^[68]

周波数に依存する静電容量のもう一つの例はMOSコンデンサで、少数キャリアの生成が遅いため、高周波では静電容量は多数キャリアの応答のみを測定しますが、低周波では両方のタイプのキャリアが応答します。^{[61] [69]}

光周波数では、半導体の誘電率は固体のバンド構造に関連した構造を示す。圧力やその他の応力によって結晶構造を変調し、それに伴う光の吸収や反射の変化を観察する高度な変調分光測定法によって、これらの材料に関する知識が進歩した。^[70]

プレートと誘電体の配置には、コンデンサの希望定格に応じてさまざまなスタイルのバリエーションがあります。静電容量が小さい場合 (マイクロファラッド以下)、セラミック ディスクは金属コーティングを使用し、ワイヤ リードがコーティングに接着されます。より大きな値は、プレートとディスクを複数重ねることで作成できます。値の大きいコンデンサでは通常、プレートを作成するために誘電体フィルムの表面に堆積された金属箔または金属フィルム層と、含浸紙またはプラスチックの誘電体フィルムが使用されます。これらは、スペースを節約するために巻き上げられます。長いプレートの直列抵抗とインダクタンスを減らすために、プレートと誘電体は交互に配置され、プレートを構成する箔または金属化フィルム ストリップの端ではなく、巻き上げられたプレートの共通エッジで接続されます。

アセンブリは、誘電体への湿気の侵入を防ぐためにケースに入れられています。初期の無線機器では、ワックスで密封されたボール紙の筒が使用されていました。現代の紙またはフィルムの誘電体コンデンサは、硬い熱可塑性樹脂に浸されています。高電圧用の大型コンデンサでは、ロール形状が圧縮されて長方形の金属ケースに収まり、接続用のボルト留め端子とブッシングが付いている場合があります。大型コンデンサの誘電体は、特性を向上させるために液体で含浸されることがよくあります。

コンデンサの接続リードは、軸方向や放射状など、さまざまな構成で配置できます。「軸方向」とは、リードが共通軸 (通常はコンデンサの円筒形本体の軸) 上にあることを意味します。リードは反対側の端から伸びます。放射状リードは本体の円の半径に沿って並ぶことはほとんどないため、この用語が慣例となっています。リード (曲げられるまで) は通常、コンデンサの平らな本体と平行な平面にあり、同じ方向に伸びます。製造時には、リードは平行であることが多いです。

小型で安価な円盤状セラミックコンデンサは1930 年代から存在し、現在でも広く使用されています。1980 年代以降は、コンデンサの表面実装パッケージが広く使用されるようになりました。これらのパッケージは非常に小さく、接続リードがないため、プリント基板の表面に直接はんだ付けできます。表面実装コンポーネントは、リードによる望ましくない高周波効果を回避し、自動組み立てを簡素化しますが、サイズが小さいため手作業での取り扱いは困難です。

機械的に制御される可変コンデンサでは、例えば、可動プレートのセットを回転またはスライドさせて固定プレートのセットと位置合わせすることにより、プレート間隔を調整できます。低コストの可変コンデンサは、ねじを使用して、アルミニウムとプラスチックの交互の層を一緒に締め付けます。静電容量の電気的制御は、バラクタ（またはバリキャップ）を使用して実現できます。バラクタは、印加電圧に応じて空乏領域の幅が変化する逆 バイアス半導体ダイオードです。これらは、位相ロックループなどのアプリケーション で使用されます。

ほとんどのコンデンサには、電気的特性を示すために本体に表示が印刷されています。電解型などの大型コンデンサでは、通常、220 μFのように、明確な単位が付いた値として静電容量が表示されます。

印刷上の理由から、一部のメーカーはコンデンサにマイクロファラッド（μF）を示すためにMFと印刷しています。^[71]

セラミック タイプなどの小型コンデンサでは、多くの場合、3 桁の数字とオプションの文字で構成される略記法が使用され、数字 ( XYZ ) はXY  × 10 ^Zとして計算されるピコファラッド(pF)単位の静電容量を示し、文字は許容差を示します。一般的な許容差は ±5%、±10%、±20% で、それぞれ J、K、M で表されます。

コンデンサには、動作電圧、温度、その他の関連特性がラベル付けされることもあります。

例: 473K 330Vとラベルまたは指定されているコンデンサの静電容量は47 × 10 ³  pF = 47 nF (±10%)、最大動作電圧は 330 V です。コンデンサの動作電圧は、通常、誘電体層を破壊する過度のリスクなしにコンデンサに適用できる最高電圧です。

E3、E6、E12、またはE24シリーズの推奨値に従う静電容量については、旧ANSI/EIA-198-D:1991、ANSI/EIA-198-1-E:1998、ANSI/EIA-198-1-F:2002、およびIEC 60062の修正版IEC 60062:2016/AMD1:2019では、上記の3文字/4文字のコードを印刷する余地のない非常に小さな部品のコンデンサに対して、特別な2文字のマーキングコードを定義しています。コードは、値の2つの有効数字を示す大文字と、それに続く乗数を示す数字で構成されています。EIA規格では、E24にはない数値を指定するために、小文字もいくつか定義されています。^[72]

IEC 60062およびBS 1852に準拠したRKM コードは、回路図でコンデンサの値を示す表記法です。小数点の使用を避け、小数点を特定の値の SI 接頭辞記号 (および重み 1 の文字F ) に置き換えます。このコードは部品のマーキングにも使用されます。例: 4.7 nF の場合は4n7、2.2 F の場合は 2F2 。

1960年代以前のテキストや、最近まで一部のコンデンサパッケージでは、^[17]電子書籍、^[74]雑誌、電子機器カタログで旧式の静電容量単位が使用されていました。^[75]古い単位「mfd」と「mf」はマイクロファラッド(μF) を意味し、「mmfd」、「mm​​f」、「uuf」、「μμf」、「pfd」はピコファラッド(pF) を意味していましたが、現在ではほとんど使用されていません。^{[76]また、「マイクロマイクロファラッド」または「マイクロマイクロファラッド」は、}ピコファラッド(pF) に相当する古いテキストに見られる旧式の単位です。 ^[74]

廃止された静電容量単位の概要: (大文字/小文字の違いは示されていません)

• μF (マイクロファラッド) = mf、mfd
• pF (ピコファラッド) = mmf、mmfd、pfd、μμF

コンデンサは充電回路から切り離された状態でも電気エネルギーを蓄えることができるため、一時的なバッテリーのように、または他のタイプの充電式エネルギー貯蔵システムのように使用することができます。^[77]コンデンサは、電子機器でバッテリー交換中に電力供給を維持するためによく使用されます。（これにより、揮発性メモリ内の情報の損失を防ぎます。）

コンデンサは荷電粒子の運動エネルギーを電気エネルギーに変換し、蓄えることができます。^[78]

蓄電装置としてのコンデンサと電池の間にはトレードオフがある。外部抵抗器やインダクタがないため、コンデンサは一般に電池に比べて非常に短時間で蓄電したエネルギーを放出できる。逆に電池はサイズ当たりはるかに大きな電荷を保持できる。従来のコンデンサは1 キログラムあたり360ジュール未満の比エネルギーしか提供しないが、従来のアルカリ電池の密度は 590 kJ/kg である。中間的な解決策としてスーパーキャパシタがある。スーパーキャパシタは電池よりもはるかに速く電荷を受け入れて供給でき、充電式電池よりもはるかに多くの充放電サイクルに耐えることができる。ただし、一定の電荷に対して従来の電池の 10 倍の大きさである。一方、薄膜コンデンサの誘電体層に蓄えられる電荷量は、そのプレートに蓄えられる電荷量と同等か、それを超えることさえあることがわかっている。^[79]

カーオーディオシステムでは、アンプが必要に応じて使用できるように、大容量のコンデンサにエネルギーを蓄えます。また、フラッシュ管の場合、高電圧を保持するためにコンデンサが使用されます。

1930年代、ジョン・アタナソフはコンデンサーのエネルギー貯蔵の原理を応用して、電子管を論理に使用した最初のバイナリコンピューター用の動的デジタルメモリを構築しました。^[80]

パルス電力は、非常に短い時間内に一定量のエネルギー（ジュール）を放出することで、そのエネルギーの電力強度（ワット）を高めるために多くの用途で使用されています。ナノ秒範囲のパルスとギガワットの電力が達成可能です。短いパルスには、多くの場合、特別に作られた低インダクタンスの高電圧コンデンサが必要であり、多くのパルス電力用途に巨大な電流パルスを供給するために、大規模なグループ（コンデンサバンク）で使用されることがよくあります。これらには、電磁成形、マルクス発電機、パルスレーザー（特にTEAレーザー）、パルス成形ネットワーク、レーダー、核融合研究、粒子加速器が含まれます。^[81]

大型コンデンサバンク（貯蔵庫）は、核兵器やその他の特殊兵器の爆発式ブリッジワイヤ起爆装置やスラッパー起爆装置のエネルギー源として使用されます。コンデンサバンクを電磁装甲や電磁レールガン、コイルガンの電源として使用する実験作業が進行中です。

貯蔵コンデンサは、全波整流器または半波整流器の出力を平滑化する電源で使用されます。また、入力電圧よりも高い電圧を生成するためのエネルギー貯蔵要素として、チャージ ポンプ回路でも使用できます。

コンデンサは、ほとんどの電子機器や大規模システム (工場など​​) の電源回路と並列に接続され、主電源からの電流変動を遮断して隠蔽し、信号回路や制御回路に「クリーンな」電源を提供します。たとえば、オーディオ機器では、このように複数のコンデンサを使用して、電源ラインのハムが信号回路に入る前に遮断します。コンデンサは DC 電源のローカル リザーブとして機能し、電源からの AC 電流をバイパスします。これは、カー オーディオ アプリケーションで、補強コンデンサが鉛 蓄電池へのリード線のインダクタンスと抵抗を補正するときに使用されます。

電力配電では、コンデンサは力率補正に使用されます。このようなコンデンサは、多くの場合、3 相 負荷として接続された 3 つのコンデンサとして提供されます。通常、これらのコンデンサの値はファラッドではなく、無効電力(Var) で表されます。その目的は、電気モーターや送電線などのデバイスからの誘導負荷を打ち消し、負荷が主に抵抗性であるように見せることです。個々のモーターまたはランプ負荷には力率補正用のコンデンサが付いている場合があり、建物内の負荷センターまたは大規模な変電所に、より大規模なコンデンサ セット (通常は自動スイッチング デバイス付き) が設置されることもあります。

コンデンサは、AC を通過させますが、DC信号をブロックします(印加された DC 電圧まで充電されている場合)。そのため、コンデンサは信号の AC 成分と DC 成分を分離するためによく使用されます。この方法は、AC 結合または「容量結合」と呼ばれます。ここでは、値を正確に制御する必要はないが、信号周波数でのリアクタンスが小さい大きな値の静電容量が使用されます。

デカップリング コンデンサは、ノイズや過渡現象を抑制するなど、回路の一部を他の部分の影響から保護するために使用されるコンデンサです。他の回路要素によって発生したノイズはコンデンサを通じて分流され、回路の残りの部分への影響が軽減されます。最も一般的に使用されるのは、電源とグランドの間です。別名はバイパス コンデンサで、回路の電源やその他の高インピーダンス コンポーネントをバイパスするために使用されます。

デカップリングコンデンサは必ずしも個別の部品である必要はありません。これらの用途で使用されるコンデンサは、プリント回路基板のさまざまな層の間に組み込むことができます。これらは、埋め込みコンデンサと呼ばれることがよくあります。^[82]容量特性に寄与する基板の層は、電源プレーンとグランドプレーンとしても機能し、その間に誘電体があるため、平行板コンデンサとして動作できます。

誘導回路が開くと、インダクタンスを流れる電流が急速に減少し、スイッチまたはリレーの開回路全体に大きな電圧が発生します。インダクタンスが十分に大きい場合、エネルギーによって火花が発生し、接点が酸化、劣化、または場合によっては溶着したり、ソリッドステート スイッチが破壊されたりすることがあります。新しく開いた回路の両端にあるスナバコンデンサは、このインパルスが接点を迂回する経路を作成し、それによって接点の寿命を延ばします。これらは、たとえば、接点ブレーカー 点火システムでよく見られました。同様に、小規模の回路では、火花はスイッチを損傷するほどではありませんが、望ましくない無線周波数干渉(RFI) を放射する可能性があります。これは、フィルタ コンデンサによって吸収されます。スナバ コンデンサは通常、エネルギーを消散させて RFI を最小限に抑えるために、直列の低抵抗器と共に使用されます。このような抵抗器とコンデンサの組み合わせは、1 つのパッケージで利用できます。

コンデンサは、高電圧遮断器の遮断ユニットと並列に使用され、これらのユニット間で電圧を均等に分配します。これらは「グレーディング コンデンサ」と呼ばれます。

回路図では、主に DC 電荷の蓄積に使用されるコンデンサは、多くの場合、回路図に垂直に描かれ、下側のより負のプレートが円弧として描かれます。 まっすぐなプレートは、デバイスの極性がある場合、正極端子を示します (電解コンデンサを参照)。

単相かご形モーターでは、モーターハウジング内の一次巻線はローターの回転運動を開始することはできませんが、回転運動を維持することはできます。モーターを始動するために、二次「始動」巻線には、正弦波電流にリードを導入するための直列の非極性始動コンデンサがあります。二次 (始動) 巻線が一次 (運転) 巻線に対して角度を付けて配置されると、回転電界が生成されます。回転電界の力は一定ではありませんが、ローターの回転を開始するには十分です。ローターが動作速度に近づくと、遠心スイッチ (または主巻線と直列の電流感知リレー) がコンデンサを切り離します。始動コンデンサは通常、モーターハウジングの側面に取り付けられています。これらはコンデンサ始動モーターと呼ばれ、比較的高い始動トルクを持ちます。通常、これらのモーターは分相モーターの最大 4 倍の始動トルクを持ち、コンプレッサー、高圧洗浄機、および高い始動トルクを必要とする小型デバイスなどの用途で使用されます。

コンデンサ駆動誘導モーターには、2 番目の巻線と直列に恒久的に接続された位相シフト コンデンサがあります。このモーターは、2 相誘導モーターによく似ています。

モーター始動用コンデンサは通常、非極性電解タイプですが、運転用コンデンサは従来の紙またはプラスチックフィルム誘電体タイプです。

コンデンサに蓄えられたエネルギーは、DRAMのようにバイナリ形式で、またはアナログ サンプリング フィルタやCCDのようにアナログ形式で、情報を表現するために使用できます。コンデンサは、アナログ回路で積分器やより複雑なフィルタのコンポーネントとして、また負帰還ループの安定化に使用できます。信号処理回路でも、コンデンサを使用して電流信号 を積分します。

コンデンサとインダクタは、特定の周波数帯域の情報を選択するために、同調回路で一緒に使用されます。たとえば、ラジオ受信機は、放送局の周波数を調整するために可変コンデンサを使用します。スピーカーはパッシブアナログクロスオーバーを使用し、アナログイコライザーはコンデンサを使用してさまざまなオーディオ帯域を選択します。

同調回路の共振周波数 fは、直列のインダクタンス ( L ) と静電容量 ( C ) の関数であり、次のように表されます。 ここで、Lはヘンリー単位、C はファラッド単位です。 $${\displaystyle f={\frac {1}{2\pi {\sqrt {LC}}}}}$$

ほとんどのコンデンサは、固定された物理的構造を維持するように設計されています。ただし、さまざまな要因によってコンデンサの構造が変化する可能性があり、その結果生じる静電容量の変化を利用してそれらの要因を検知することができます。

誘電体の変更

誘電体の特性を変えることによる効果は、センシングの目的に使用できます。露出した多孔質の誘電体を持つコンデンサーは、空気中の湿度を測定するために使用できます。コンデンサーは、飛行機の燃料レベルを正確に測定するために使用されます。燃料が一対のプレートをより多く覆うほど、回路の静電容量が増加します。誘電体を圧縮すると、数十バールの圧力でコンデンサーを十分に変化させ、圧力センサーとして使用できるようになります。^[83]選択された、それ以外は標準的なポリマー誘電体コンデンサーを、適合するガスまたは液体に浸すと、数百バールまでの非常に低コストの圧力センサーとして有効に機能します。

プレート間の距離を変える

フレキシブルプレートを備えたコンデンサーは、ひずみや圧力の測定に使用できます。プロセス制御に使用される工業用圧力トランスミッターは、発振器回路のコンデンサープレートを形成する圧力感知ダイヤフラムを使用します。コンデンサーは、コンデンサーマイクのセンサーとして使用されます。コンデンサーマイクでは、一方のプレートがもう一方のプレートの固定位置に対して空気圧によって移動します。一部の加速度計は、チップ上にエッチングされたMEMSコンデンサーを使用して、加速度ベクトルの大きさと方向を測定します。加速度の変化を検出するため、傾斜センサー、自由落下を検出するため、エアバッグ展開をトリガーするセンサーとして、および他の多くのアプリケーションで使用されます。一部の指紋センサーはコンデンサーを使用します。さらに、ユーザーは手を動かすことでテルミン楽器のピッチを調整できます。これは、これによりユーザーの手とアンテナ間の有効静電容量が変化するためです。

プレートの有効面積の変更

静電容量式タッチスイッチは現在、^多くの民生用電子製品に使用されてい^ます。

コンデンサは、発振回路内でバネのような特性を持つことができます。画像の例では、コンデンサは npn トランジスタのベースのバイアス電圧に影響を与えるように動作します。分圧抵抗器の抵抗値とコンデンサの静電容量値が組み合わさって、発振周波数を制御します。

発光コンデンサは、リン光を利用して光を生成する誘電体から作られています。導電板の 1 つが透明な材料で作られている場合、光は目に見えるようになります。発光コンデンサは、ラップトップ コンピューターのバックライトなどの用途のエレクトロルミネセンス パネルの構築に使用されます。この場合、パネル全体が光を生成するために使用されるコンデンサです。

コンデンサーがもたらす危険性は、通常、蓄えられたエネルギーの量によって決まり、これが電気火傷や心房細動などの原因となります。電圧やシャーシーの材質などの要因は二次的な考慮事項であり、これらはどの程度の損傷が発生するかというよりも、ショックがどの程度容易に発生するかに関係しています。^[54]表面の導電性、既存の病状、空気の湿度、またはショックが体内を通過する経路（つまり、体幹、特に心臓を伝わるショックは、末端に限定されるショックよりも危険です）などの特定の条件下では、1ジュール程度のショックでも死に至ることが報告されていますが、ほとんどの場合、火傷さえ残りません。10ジュールを超えるショックは一般に皮膚を損傷するため、通常は危険と見なされます。50ジュール以上を蓄えることができるコンデンサーは、潜在的に致命的であると見なされるべきです。^{[84] [54]}

コンデンサは、回路から電源を切った後も長時間電荷を保持することがあります。この電荷は、危険なショックや、場合によっては致命的なショックを引き起こしたり、接続された機器を損傷したりする可能性があります。たとえば、使い捨てカメラのフラッシュなど、一見無害なデバイスでも、 15ジュールを超えるエネルギーを含み、300ボルト以上に充電される可能性のあるフラッシュコンデンサがあります。これは簡単にショックを与えることができます。電子機器のサービス手順には通常、たとえばブリンクリースティックを使用して、大型または高電圧のコンデンサを放電するように指示が含まれています。電子レンジ、HVACユニット、医療用除細動器で使用されるような大型コンデンサには、電源を切った後数秒以内に蓄積されたエネルギーを安全なレベルまで消散させる放電抵抗器が組み込まれている場合もあります。高電圧コンデンサは、誘電吸収による潜在的に危険な電圧や、静電気や天候の変化によってコンデンサが拾う可能性のある過渡電圧から保護するために、端子を短絡した状態で保管されます。^[54]

古くて大型の油入り紙コンデンサやプラスチックフィルムコンデンサの中には、ポリ塩化ビフェニル(PCB) が含まれているものがあります。廃棄された PCB は埋立地の下の地下水に漏れる可能性があることが知られています。PCB を含むコンデンサには、「Askarel」やその他の商標名が含まれていると表示されていました。PCB 入り紙コンデンサは、非常に古い (1975 年以前の)蛍光灯安定器やその他の用途で使用されています。

コンデンサは、定格を超える電圧や電流がかかったり、極性コンデンサの場合は逆極性で印加されたりすると、壊滅的な故障を起こすことがあります。故障によりアークが発生し、誘電液を加熱して蒸発させ、加圧ガスが蓄積して膨張、破裂、または爆発を引き起こす可能性があります。大型コンデンサには、故障時に圧力を解放するための通気口または同様のメカニズムが付いている場合があります。RF または持続的な高電流アプリケーションで使用されるコンデンサは、特にコンデンサ ロールの中央で過熱する可能性があります。高エネルギー コンデンサ バンク内で使用されるコンデンサは、1 つのコンデンサのショートによってバンクの残りの部分に蓄積されたエネルギーが故障したユニットに突然放出されると、激しく爆発する可能性があります。高電圧真空コンデンサは、通常動作中でも軟 X 線を発生することがあります。適切な封じ込め、ヒューズ、および予防保守は、これらの危険を最小限に抑えるのに役立ちます。

高電圧コンデンサは、高電圧直流 (HVDC) 回路の電源投入時に突入電流を制限するために事前充電を行うことでメリットが得られます。これにより、コンポーネントの寿命が延び、高電圧の危険性が軽減される可能性があります。

• 
  膨張した電解コンデンサ。上部の通気孔により、故障時に蓄積した加圧ガスを放出し、爆発を防ぎます。
• 
  除細動器のこの高エネルギーコンデンサには、安全のために端子間に抵抗器が接続されており、蓄積されたエネルギーを消散させます。
• 
  紙や金属箔の破片が見える、爆発した電解コンデンサ

• 静電容量計
• コンデンサの疫病
• 電気変位場
• エレクトロルミネセンス
• コンデンサメーカー一覧

• Dorf, Richard C.; Svoboda, James A. (2001). Introduction to Electric Circuits (5th ed.). New York: John Wiley & Sons. ISBN 978-0-47138689-6.
• Philosophical Transactions of the Royal Society LXXII, Appendix 8, 1782 (Volta coins the word condenser)
• Ulaby, Fawwaz Tayssir (1999). Fundamentals of Applied Electromagnetics (2nd ed.). Upper Saddle River, New Jersey, USA: Prentice Hall. ISBN 978-0-13011554-6.
• Schroder, Dieter K. (2006). Semiconductor Material and Device Characterization (3rd ed.). Wiley. p. 270 ff. ISBN 978-0-47173906-7.
• Sze, Simon M.; Ng, Kwok K. (2006). Physics of Semiconductor Devices (3rd ed.). Wiley. ISBN 978-0-47006830-4.

• Tantalum and Niobium-Based Capacitors – Science, Technology, and Applications; 1st Ed; Yuri Freeman; Springer; 120 pages; 2018; ISBN 978-3-31967869-6.
• Capacitors; 1st Ed; R. P. Deshpande; McGraw-Hill; 342 pages; 2014; ISBN 978-0-07184856-5.
• The Capacitor Handbook; 1st Ed; Cletus Kaiser; Van Nostrand Reinhold; 124 pages; 1993; ISBN 978-9-40118092-4.
• Understanding Capacitors and their Uses; 1st Ed; William Mullin; Sams Publishing; 96 pages; 1964. (archive)
• Fixed and Variable Capacitors; 1st Ed; G. W. A. Dummer and Harold Nordenberg; Maple Press; 288 pages; 1960. (archive)
• The Electrolytic Capacitor; 1st Ed; Alexander Georgiev; Murray Hill Books; 191 pages; 1945. (archive)

• The First Condenser – A Beer Glass – SparkMuseum
• How Capacitors Work – Howstuffworks
• Capacitor Tutorial