ESR(Equivalent Series Resistance:等価直列抵抗)とD(Dissipation Factor:誘電正、損失係数)
1. ESRとは?
理想的なコンデンサは、抵抗成分を持たず、

となります。
しかし、実際のコンデンサには内部抵抗や電極・端子などによる損失があります。これを等価直列抵抗(ESR)として表します。
簡単なモデルでは、
理想コンデンサ + 小さな抵抗(ESR)
を直列に接続したものとして考えます。
2. ESRがあると何が起こる?
コンデンサに電流が流れると、ESRによって電力が消費されます。

つまり、ESRが大きいほど発熱や損失が大きくなります。
例えば、
- ESR = 0.1 Ω
- 電流 = 2 A
なら、

の損失になります。
3. インピーダンスアナライザではどう見える?
コンデンサの周波数特性を測定すると、典型的には次のようになります。

低周波ではコンデンサのリアクタンスが大きいため、インピーダンスも大きくなります。
周波数を上げると、
インピーダンスが減少し、ある周波数で最小値になります。
この最小付近が**自己共振周波数(SRF)**です。
さらに高い周波数では、コンデンサ内部のESL(等価直列インダクタンス)の影響が大きくなり、インピーダンスが再び上昇します。
4. ESRと位相の関係
ESRが小さい理想的なコンデンサでは、位相はほぼ
-90°
です。
一方、ESRが大きくなると抵抗成分が増えるため、位相は−90°から0°側へ近づきます。
したがってインピーダンスアナライザでは、
|Z|、位相、ESR
を同時に見ることで、コンデンサの状態をかなり詳しく評価できます。
D(Dissipation Factor:誘電正、損失係数)
Dは、簡単にいうと 「コンデンサがどれくらい電気エネルギーを損失しているか」 を表す値です。
1. Dの基本式
コンデンサでは、
と表されるため、tanδ(タンデルタ) と呼ばれることもあります。
理想的なコンデンサなら損失はゼロなので、
D=0
です。
実際のコンデンサにはESRなどの損失があるため、
D>0
になります。
2.ESRとの関係
コンデンサのインピーダンスを考えると、DはESRと非常に関係があります。
直列等価回路で考えると、

ここで、

なので、

となります。
例えば、
- C = 1 µF
- 周波数 = 1 kHz
- ESR = 0.1 Ω
なら、

したがって、

つまり D ≈ 0.063 % です。
3. Dが小さいほど良い?
基本的には、同じ種類・同じ条件のコンデンサならDが小さいほど損失が少なく、高性能です。
|
項目 |
意味 |
|
C |
静電容量 |
|
ESR |
等価直列抵抗 |
|
D / tanδ |
誘電損失・損失係数 |
|
Q |
品質係数 |
|
Q = 1/D |
Dとの関係 |
特にインピーダンスアナライザでは、C・D・Q・ESR をセットで見るとコンデンサの状態をかなり詳しく評価できます。







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