コンデンサ

【原理】アルミ電解コンデンサの再起電圧とは?

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再起電圧とは

アルミ電解コンデンサを充電し、端子間を短絡させた後、開放状態にして放置しておくと、端子間の電圧がしばらくして、再び上昇する現象が起こります。この時上昇した電圧を再起電圧といいます(残留電圧とも言われます)。アルミ電解コンデンサには発生しますが、フィルムコンデンサでは生じないのが特徴です。アルミ電解コンデンサは検査後、一度放電してから出荷していますが、再起電圧が発生するので、使用する際には注意してください。

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原理

再起電圧
①コンデンサは図のように電極間に誘電体(誘電体を挟むことで、大きな容量のコンデンサを作ることができます)を挟む構成となっています。アルミ電解コンデンサはアルミニウム表面の化成処理によって生成された酸化被膜を誘電体としています。

②コンデンサに電圧を印可した場合、電極間にある誘電体内部に誘電分極が発生します。誘電体表面に印可された電圧と正負反対方向に帯電します。誘電分極には、空間電荷分極、原子分極、電子分極等があります。原子分極、電子分極は短時間で分極が終わります(分極が速い)が、空間電荷分極等は分極が終わるのに時間がかかります(分極が遅い)。つまり、誘電分極は電界に即応せず、時間的な遅れを示します。

③短絡させることで、端子間電圧を0Vになるまで放電します。

④端子間を開放状態にすると、分極が遅い空間電荷分極等によって端子間に電圧が現れ、再起電圧を生させます。

再起電圧の問題

この再起電圧が発生した状態で、端子間を短絡させると、大電流が流れることによってスパークが発生します。このスパークは組立ラインの作業者の方に恐怖感を与えたり、回路のIC、CPU、メモリー等の定電圧駆動素子を破壊させる可能性があります。そのため、使用前には100Ω~1kΩ程度の抵抗をコンデンサの端子間に接続させ、たまっている電荷を放電することが必要です。導体でショートさせると、大電流によって電界コンデンサの箔にダメージを与える可能性があります。メーカーによっては、アルミニウム箔、導電性ゴムで端子間を短絡状態になるような状態にして出荷することで対策を行うことも可能です。

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再起電圧のピーク

再起電圧の発生は1~3週間程度でピークとなり、その後徐々に電圧が低下します。

その他

・再起電圧はネジ端子形や基板自立型等の大型部品になるほど、大きくなる傾向があります。
・再起電圧は誘電体の厚さに関係するため、定格電圧が高いほど高くなる。

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