

可変コンデンサ とは、その静電容量を機械的または電子的に意図的に繰り返し変化させることができるコンデンサのことです。可変コンデンサは、 L/C回路において共振周波数を設定するためによく用いられます。例えば、ラジオのチューニング(そのため、チューニングコンデンサまたはチューニングコンデンサと呼ばれることもあります)や、アンテナチューナーにおけるインピーダンス整合のための可変リアクタンスとして使用されます。

機械的に制御される可変コンデンサでは、極板間の距離、または極板が重なり合う表面積の量を変更することができる。
最も一般的な形式では、回転軸(「ローター」)上に半円形の金属板のグループを配置し、固定板(「ステーター」)間の隙間に挟み込むことで、軸を回転させることで重なり合う面積を変更できます。誘電体材料としては、空気またはプラスチック箔を使用できます。回転板の形状を選択することで、例えば線形周波数スケールを得るなど、さまざまな静電容量対角度関数を作成できます。より細かい調整制御、つまり静電容量の変化をより広い角度(多くの場合、数回転)にわたって分散させるために、さまざまな形式の減速ギア機構がよく使用されます。静電容量が最大になるのは、板が「かみ合っている」、つまり互いに絡み合っているときです。静電容量が最小になるのは、板が「かみ合っていない」、つまり互いに絡み合っていないときです。
真空可変コンデンサは、同心円筒でできたプレートのセットを使用し、これらのプレートは反対側の円筒のセットにスライドさせて出し入れすることができる。(スリーブとプランジャー)。これらのプレートは、ガラスやセラミックなどの非導電性のエンベロープ内に密封され、高真空下に置かれます。可動部(プランジャー)は、真空を密封して維持する柔軟な金属膜に取り付けられています。プランジャーにはねじ軸が取り付けられており、軸を回すとプランジャーがスリーブに出入りし、コンデンサの値が変わります。真空はコンデンサの動作電圧と電流容量を増加させるだけでなく、プレート間のアーク放電の可能性を大幅に低減します。真空可変コンデンサの最も一般的な用途は、放送、軍事、アマチュア無線で使用される高出力送信機や、高出力RFチューニングネットワークなどです。真空可変コンデンサは、より便利な場合もあります。素子が真空下にあるため、同じサイズの空気可変コンデンサよりも動作電圧を高くすることができ、真空コンデンサのサイズを小さくすることができます。
非常に安価な可変コンデンサは、アルミニウム箔とプラスチック箔を積層し、ネジで圧力を変化させて圧縮して作られます。しかし、このようなスクイーザーと呼ばれるコンデンサは、安定した再現性のある静電容量を提供することはできません。この構造の変形として、一方のプレートを直線的に移動させてプレートの重なり面積を変更できるものもあり、これはスライダーと呼ばれることもあります。これは、仮設や家庭での製作において実用的な利点があり、共振ループアンテナや鉱石ラジオなどに見られます。
ドライバーで操作する小型の可変コンデンサ(例えば、工場で共振周波数を正確に設定し、その後は調整する必要がないようにするなど)は、トリマーコンデンサと呼ばれます。トリマーコンデンサは、空気やプラスチックの他に、雲母などの固体誘電体を用いて製造することもできます。

多くの場合、複数のステータ/ロータ部が同一軸上に前後に配置され、受信回路におけるプリセレクタ、入力フィルタ、および対応する発振器など、複数の同調回路を同一の制御器で調整できるようになっています。各セクションの公称容量は同一でも異なっていても構いません。例えば、AMフィルタと発振器用に2×330pF、同じ受信機のFMセクションにある2つのフィルタと発振器用に3×45pFといった具合です。複数のセクションを持つコンデンサには、可変セクションと並列に接続されたトリマーコンデンサが含まれていることが多く、これを用いてすべての同調回路を同じ周波数に調整します。
バタフライコンデンサは、互いに対向する2組の独立したステータプレートと、蝶の形をしたローターを備えた回転式可変コンデンサの一種であり、ローターを回転させることで、ローターとどちらかのステータとの間の静電容量が均等に変化するように配置されている。
バタフライコンデンサは、対称同調回路、例えばプッシュプル構成のRFパワーアンプ段や、ローターを「コールド」、つまりRF(必ずしもDCではない)接地電位に接続する必要がある対称アンテナチューナーなどで使用されます。ピークRF電流は通常、ワイパー接点を通らずに一方のステーターから他方のステーターに流れるため、バタフライコンデンサは、例えば磁気ループアンテナなどで大きな共振RF電流を扱うことができます。
バタフライ型コンデンサでは、ステータとロータの各半分は最大90°の角度しかカバーできません。これは、最小容量に対応するロータ/ステータの重なりがない位置が存在する必要があるためです。したがって、わずか90°の回転で全容量範囲をカバーします。
密接に関連する分割ステータ可変コンデンサは、互いに軸方向に前後に配置された2つの独立したロータ電極パックを使用するため、90°の角度制限がありません。複数のセクションを持つコンデンサとは異なり、分割ステータコンデンサのロータプレートはロータ軸の反対側に配置されます。分割ステータコンデンサは、バタフライコンデンサと比較して電極が大きく、回転角度が最大180°まで可能であるという利点がありますが、ロータプレートが分離されているため、RF電流が各ロータベーンをまっすぐ流れるのではなく、ロータ軸を通過する必要があり、損失が発生します。
差動可変コンデンサも2つの独立した固定子を持つが、回転子の回転に伴って両側の容量が均等に増加するバタフライコンデンサとは異なり、差動可変コンデンサでは一方の固定子の容量が増加する一方で、もう一方の固定子の容量は減少し、2つの固定子の容量の合計は一定に保たれる。そのため、差動可変コンデンサは容量性電位差計回路に使用することができる。
空気誘電体を用いた可変コンデンサは、ハンガリーのエンジニア、デジェー・コルダによって発明された。彼は1893年12月 13日にこの発明でドイツ特許を取得した。 [ 1 ]
逆バイアスされた半導体ダイオードの空乏層の厚さは、ダイオードに印加される直流電圧によって変化します。この効果はあらゆるダイオード(トランジスタのp/n接合を含む)に見られますが、可変容量ダイオード(バラクタまたはバリキャップとも呼ばれる)として販売されているデバイスは、大きな接合面積と、容量を最大化するように特別に設計されたドーピングプロファイルを備えています。
バリキャップの使用は、信号電圧の変化によって容量が影響を受けるため明らかな歪みを避けるため、低信号振幅に限定されます。そのため、バリキャップは許容できないレベルの相互変調を加えることになるため、高品質のRF通信受信機の入力段では使用できません。VHF / UHF周波数帯、例えばFMラジオやテレビチューナーでは、ダイナミックレンジは大きな信号処理要件ではなくノイズによって制限されるため、信号経路でバリキャップが一般的に使用されます。
バリキャップは、発振器の周波数変調や、高周波電圧制御発振器(VCO)の製造に使用されます。VCOは、現代の通信機器に広く用いられている位相同期ループ(PLL)周波数シンセサイザの中核部品です。
BSTデバイスはチタン酸バリウムストロンチウムをベースとしており、デバイスに高電圧を印加することで静電容量を変化させます。専用のアナログ制御入力を備えているため、特に高信号電圧の場合、バラクタダイオードよりも非線形性が少なくなります。BSTの限界は、温度安定性と、要求の厳しいアプリケーションにおける線形性です。
デジタルチューニングコンデンサは、複数の技術に基づいた IC可変コンデンサです。MEMS 、BST、SOI / SOSデバイスは多くのサプライヤーから入手可能で、さまざまなRFチューニング用途に合わせて、静電容量範囲、品質係数、分解能が異なります。
MEMSデバイスは最高の品質係数と高い線形性を備えているため、アンテナ開口の調整、動的インピーダンス整合、パワーアンプの負荷整合、および調整可能なフィルタに適しています。RFチューニングMEMSは比較的新しい技術であり、まだ広く受け入れられていません。
SOI/SOSチューニングデバイスは、絶縁CMOSウェハ上に構築されたソリッドステートFETスイッチとして構成され、異なる静電容量値を実現するためにバイナリ重み付けされたMIMコンデンサを使用します。SOI/SOSスイッチは高い直線性を有し、高電圧が存在しない低電力アプリケーションに適しています。高電圧耐性を実現するには、複数のFETデバイスを直列接続する必要があり、これにより直列抵抗が増加し、品質係数が低下します。
静電容量値は、欧州のDVB-Hや日本のISDB-Tなどの広い周波数範囲で動作するマルチバンドLTE GSM / WCDMA携帯電話端末やモバイルTV受信機におけるアンテナインピーダンス整合用に設計されています。[ 2 ]
可変容量は、物理現象を電気信号に変換するために用いられることがある。