ESR（Equivalent Series Resistance：等価直列抵抗）とD（Dissipation Factor：誘電正、損失係数）

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。