PCB Blog - セラミック容量について

セラミック容量は電子回路に広く応用されている基礎電子部品の一つとして、体積が小さく、容量範囲が広く、安定性が高く、高周波特性が良いなど多くの利点がある。独自の性能と多様なタイプにより、セラミック容量は回路の設計と最適化に重要な意義を持っている。

一、セラミック容量の分類

1、媒体材料別の分類

I類セラミックコンデンサ：過去に高周波セラミックコンデンサと呼ばれ、誘電損失が小さく、絶縁抵抗が高く、温度に応じて誘電率が線形に変化するセラミック誘電体で製造されたコンデンサを指す。共振回路や、損失が小さく電気容量が安定していることを必要とする他の回路、または温度補償に特に適しています。

II類セラミックコンデンサ：従来は低周波セラミックコンデンサと呼ばれ、強誘電体セラミックを誘電体とするコンデンサを指すため、強誘電体セラミックコンデンサとも呼ばれる。このようなキャパシタの比キャパシタは大きく、電気容量は温度によって非線形に変化し、損失は大きく、電子機器の中でバイパス、結合、または他の損失と電気容量の安定性に対する要求が高くない回路によく用いられる。

2、外形構造による分類

チップセラミック容量：パッチセラミック容量とも呼ばれ、現在の電子回路に最も広く応用されているセラミック容量タイプの1つである。体積が小さく、軽量、取り付けが便利などの利点があり、表面貼付技術（SMT）に適している。チップセラミックコンデンサの寸法規格は多種多様で、一般的には0201、0402、0603、0805、1206などがあり、数字はその長さと幅の寸法（単位はインチの1/100）を表している。各種携帯型電子機器、通信機器、コンピュータなどの電子製品に広く応用されている。

プラグイン式セラミックコンデンサ：リード構造を有し、実装方式は比較的に伝統的で、プラグイン方式で回路基板に実装する必要がある。プラグイン式セラミックコンデンサの容量範囲は広く、数皮法から数微法までさまざまである。いくつかの旧式電子機器の修理と改造において、リード式セラミック容量は独特の利点を持っている。それらはより容易に交換と取り付けができ、しかもリード式セラミック容量の放熱性能は比較的に良く、空間に対する要求が高くない大型電子機器や初期の電子製品にも応用されているからである。

二、セラミック容量の応用

通信分野

基地局：基地局の中でセラミック容量に対する需要が大きく、フィルタ、結合、共振などの回路に用いられる。例えば、無線周波数信号の伝送と処理の過程で、セラミック容量は異なる周波数の信号を選別して濾過し、信号の清浄度と安定性を保証して、高品質の通信を実現することができる。

携帯電話：携帯電話の中のセラミック容量の数は多く、例えば携帯電話のマザーボード、無線周波回路、電源管理モジュールなどの部位に応用されている。例えば無線周波数フロントエンド回路において、セラミック容量は整合とフィルタリングに用いられ、信号の伝送効率と品質を向上させる、電源管理部では、各チップやコンポーネントに安定した電源を供給するためにフィルタリングを行います。

コンピュータ分野

マザーボード：マザーボードには大量のセラミック容量があり、電源フィルタリング、信号結合などに使用されている。これらは電源の純度を保障し、マザーボード上の各種チップに安定した電力供給を得ることができ、信号伝送中に干渉を減らし、信号の完全性を保証する役割を果たす。

グラフィックスカード：グラフィックスカードは容量の性能に対する要求が高く、セラミック容量はその高周波、高安定性の需要を満たすことができる。グラフィックスカードの給電回路と信号処理回路では、セラミック容量はフィルタ、定電圧、信号結合に用いられ、グラフィックスカードが安定して動作し、高品質の画像信号を出力できることを確保する。

消費電子分野

テレビ：テレビの電源回路、オーディオ回路、ビデオ処理回路などの部分にセラミック容量を使用します。例えば、電源回路でフィルタリングを行い、電源中のリップル干渉を低減する、オーディオ回路でオーディオ信号を結合し、より鮮明なサウンドにするために使用されます。

音響：音響設備中のセラミックコンデンサはオーディオ信号の処理と伝送に用いられ、音質の向上に重要な役割を果たす。分周器回路では、容量の異なるセラミック容量とインダクタンスなどの素子を組み合わせ、異なる周波数のオーディオ信号を異なるスピーカユニットに分配し、高、中、低音の正確な再生を実現する。

工業自動化分野

センサ：センサの信号処理回路には常にセラミック容量が使用され、フィルタリングと信号安定化に使用される。例えば圧力センサ、温度センサなど、セラミック容量はセンサ出力の信号が外部から干渉されないように正確で安定していることを確保することができる。

測定装置：各種測定装置の中で、例えばオシロスコープ、スペクトル分析器など、セラミック容量は信号の調整とフィルタリングに用いられ、測定結果の正確性と信頼性を保証する。

制御回路：工業自動化システムにおける制御回路は安定した電源と信頼できる信号伝送を必要とし、セラミック容量はここでフィルタリング、デカップリング、定電圧などの役割を果たし、制御回路の正常な動作を保障し、システムの安定性と耐干渉能力を高める。

新エネルギー分野

太陽光発電：太陽光発電システムにおいて、セラミック容量はインバータなどの設備のフィルタリングとエネルギー貯蔵に用いられる。インバータは太陽電池パネルで発生した直流電力を交流電力に変換し、セラミックコンデンサは平滑に出力できる交流電力波形であり、高調波歪みを減少し、電気エネルギー品質を向上させる、同時にエネルギー貯蔵システムにおいて、エネルギーの貯蔵と放出にも使用することができる。

風力エネルギー発電：風力発電システムにおけるインバータ、コントローラなどの設備にセラミック容量が使用される。変流器から出力された電気エネルギーをフィルタリングし、定圧し、出力された電気エネルギーを電力網の接続要求に合致させ、風力発電システムの安定した運転と電気エネルギーの有効な伝送を保障するために使用される。

医療設備分野

医学画像形成装置：セラミック容量は、これらの装置の電源回路及び信号処理回路に用いられる。電源部でフィルタリングの役割を果たし、装置に安定した電源を提供する、信号処理回路では、画像信号の正確な収集と伝送を保証し、それによって明確で正確な医学画像を得る。

モニタリング設備：例えば心電モニター、血圧モニターなどの医療モニタリング設備の中で、セラミックコンデンサは生理信号の収集と処理に用いられる。例えば、心電モニタでは、セラミックコンデンサは、患者の心電図を正確に表示し、記録するために、心電信号をフィルタリングし、増幅する。

航空宇宙分野

レーダーシステム：レーダーシステムは容量の性能要求が極めて厳しく、セラミック容量はその高周波特性が良く、安定性が高く、温度適応性が強いなどの利点から、レーダーの送信機、受信機、信号処理などの回路に広く応用されている。例えば、送信機では高周波発振信号を生成し、受信機では受信したエコー信号をフィルタリングして増幅するために使用される。

航空電子機器：航空機上の各種電子機器、例えば飛行制御システム、ナビゲーションシステム、通信システムなど、セラミック容量を大量に使用している。これらの容量は、上空、低温、低圧などの複雑な環境下で安定した性能を維持し、航空機の安全な飛行と正常な運行を保障する必要がある。

セラミック容量は異なる分類方式によって各種の電子機器と応用シーンの需要を満たしている。電子技術の発展と革新に伴い、セラミック容量は引き続き各分野で重要な役割を果たし、より高性能、より小型、より広範な応用の方向に向かって発展していくだろう。