【2021年版】導電性高分子コンデンサメーカー9社一覧

導電性高分子コンデンサのメーカー9社を一覧でご紹介します。まずは使用用途や原理についてご説明します。

導電性高分子コンデンサとは？
導電性高分子コンデンサのメーカー9社一覧

導電性高分子コンデンサとは

陰極や電解質に高分子を用いているコンデンサ

導電性高分子コンデンサは陰極や電解質として導電性高分子を用いているコンデンサです。一般的にコンデンサには陰極に電解液や二酸化マンガンが使用されていますが、導電性高分子コンデンサではこれらを高分子に置き換えています。

導電性高分子を用いるとキャパシタンスの低下、電圧の変動を抑制できる

電解液や金属系陰極に対して導電性高分子は温度を変えたときのキャパシタンスの低下が起こりにくく、電圧の変動も引き起こしにくいため、安定した動作が求められる電子機器に用いられます。また安全性も従来のコンデンサよりも高いです。

導電性高分子コンデンサの使用用途

小型電子機器から車載用まで、幅広いコンデンサが販売

導電性高分子コンデンサは従来のコンデンサに対して用いている化合物の安全性に優れています。また、小型の電子機器用のコンデンサから車載用のコンデンサまで、求められるキャパシタンスや耐圧性などの仕様によって様々な導電性高分子コンデンサが販売されています。

装置の小型化にも導電性高分子コンデンサは有効

また導電性高分子コンデンサはD/Cバイアスによるキャパシタンスの低下を起こしにくいため、従来のコンデンサに対して少数のコンデンサで求められる仕様を達成できるため装置の小型化が必要なときに使用されます。

導電性高分子コンデンサの特徴

高分子電解質材料は金属酸化物より電導度が高い

導電性高分子コンデンサはポリピロールポリチオフェンなどの高分子を電解質に用いています。この高分子は従来の二酸化マンガンなどの電解質よりも電導度が高いのが特徴です。駆動時の電圧やサイズなど求められる使用に応じて陽極や陰極の材質を変えた製品が販売されています。

高分子は電圧による変形が起こらない

導電性高分子コンデンサでは従来のコンデンサで見られていた電圧による変形、それに伴う微振動や音鳴りが起こりません。高分子は電圧によって変形することがないためです。また、導電性高分子コンデンサは温度やD/Cバイアスによるキャパシタンスの低下も材料の特性から起こりにくいため、機器全体で同じキャパシタンスが求められる場合、より少ないコンデンサ数で性能を達成することができます。

導電性高分子コンデンサは耐久性や耐湿性に優れる

他にも、導電性高分子コンデンサは従来のコンデンサに比べて耐久性や耐湿性にも優れます。なお、実際に導電性高分子コンデンサを選定する際は電気的な特性だけではなく、各コンデンサのサイズや必要な個数のほか、耐久性とコストの観点から考えることも重要です。

導電性高分子コンデンサの劣化と寿命

他のコンデンサと同様に導電性高分子コンデンサにも寿命が存在します。その寿命は周囲温度や湿度等の環境条件、リップル電流やサージ電圧等の使用条件によって異なります。

導電性高分子コンデンサの寿命は、封口部を通じて、外部から酸素がコンデンサ内部へ侵入することによる酸化劣化、あるいは環境条件による導電性高分子の熱劣化により損失の増大による劣化によって決まります。

これらは10℃2倍則と呼ばれる式によって、寿命推定がなされます。この式の変数には、リプル電流による自己温度上昇や、周囲温度条件が含まれます。このため、導電性高分子コンデンサを長寿命で使用したい場合は、リップル電流を下げつつ、周囲温度を低減することが最も有効です。

一般に導電性高分子コンデンサの寿命は10℃2倍則により算出されますが、あくまで目安として算出されています。コンデンサの採用検討時には、機器の設計寿命に対して十分にマージンを確保したうえで採用することが設計者に求められています。

導電性高分子コンデンサの市場技術動向

パソコンやゲーム機などの高性能化が進んでいます。機器の中でも特にCPU周辺には従来のアルミ電解コンデンサに要求された周波数応答以上のものが求められ、かつ小型・低ESR(等価直列抵抗)が要求されています。

アルミ電解コンデンサの動作原理として、電解液内のイオンが移動することによって、キャパシタを形成します。低ESR化は電解液とセパレータの低抵抗化によって推し進められてきましたが、イオン伝導であるため物理的な限界が存在します。そこで固体の電子伝導に着目して、電導度の高さを活かしたさらなる低抵抗化として、導電性高分子コンデンサの技術開発が進められています。

一点ESRについて補足します。

コンデンサのインピーダンス特性を等価直列回路として表現すると、ESR、ESL、容量の3つの成分からなるRLC直列モデルとして表現できます。

動作周波数の増加につれて、インピーダンスは低下していきます。とある周波数で最下点を迎えたのち、今度はインピーダンスが増加し始めます。この最下点がESRによって決まる点となり、ESRにより回路の最小損失が決定されます。

参考文献
https://industrial.panasonic.com/jp/ss/technical/p1
https://www.rs-online.com/designspark/understanding-polymer-and-hybrid-capacitors-jp
https://article.murata.com/ja-jp/article/polymer-capacitor-basics-part-1
https://industrial.panasonic.com/jp/products/capacitors/polymer-capacitors
https://static.chip1stop.com/pdf/nikkemi/guide/Aluminum_electrolytic_capacitor/For_conductive_polymer_aluminum_solid_electrolytic_capacitor_life_expectancy.pdf
https://www.nichicon.co.jp/lib/lib24.html
https://www.rs-online.com/designspark/study-capacitor