コンデンサの歴史

コンデンサーの歴史の草創期は、電子の発見以前から、主に電気を早期に理解するためにコンデンサーが使用されていた時代でした。 手をつないで列を作ってコンデンサーを放電させるなど、パーラーでのデモンストレーションを行う時間でもありました。 コンデンサの現代は、電気実用時代の幕開けとともに 1800 年代後半に始まり、特定の特性を備えた信頼性の高いコンデンサが必要になりました。

1909 年に、ウィリアム デュビリエは小型のマイカ コンデンサを発明し、無線ハードウェアの共振回路の受信側で使用されました。

初期のマイカコンデンサは基本的に、「クランプドマイカコンデンサ」と呼ばれるものとして、マイカと銅箔の層が互いにクランプされたものでした。 ただし、これらのコンデンサはあまり信頼性がありませんでした。 雲母シートを金属箔に押し付けただけであるため、雲母と箔の間には空隙がありました。 これらのギャップにより酸化や腐食が起こり、プレート間の距離が変化して静電容量が変化する可能性がありました。

1920年代に、マイカの両面を金属でコーティングしてエアギャップを排除した銀マイカコンデンサが開発されました。 厚い箔の代わりに薄い金属コーティングを使用すれば、コンデンサを小さくすることもできます。 これらは非常に信頼できるものでした。 もちろんそこで終わりではありません。 コンデンサの現代は、魅力的なストーリーをもたらす画期的な進歩によって特徴づけられてきました。 見てみましょう。

より高い静電容量を得るために、雲母や二酸化チタンの 10 倍の誘電率を持つ別のセラミックであるチタン酸バリウムが使用されました。 しかし、それらは電気パラメータの安定性が低く、安定性がそれほど重要でない場合にのみマイカを置き換えることができました。 これは第二次世界大戦後改善されました。

1961 年に設立されたアメリカの会社は、より小型で静電容量が大きい積層セラミック コンデンサ (MLCC) の先駆けとなりました。 2012 年の時点では、10^12 を超えるチタン酸バリウム MLCC が毎年生産されています。

1890 年代に Charles Pollak は、アルミニウム陽極上の酸化物層が中性またはアルカリ溶液中で安定であることを発見し、1897 年にホウ砂電解質アルミニウム コンデンサーの特許を取得しました。 最初の「湿式」電解コンデンサは 1920 年代に短期間ラジオに登場しましたが、寿命は限られていました。 水分含有量が高いため、「ウェット」と呼ばれていました。 それらは基本的に、水に溶解したホウ砂または他の電解質の溶液に浸漬された金属陽極を備えた容器でした。 容器の外側はもう一方のプレートとして機能しました。 これらは、中継ノイズを低減するために大規模な電話交換機で使用されていました。

電解コンデンサの現代の祖先となる特許は、1925 年にサムアル ルーベンによって申請されました。 彼は、酸化物でコーティングされたアノードと第2のプレートである金属箔の間にゲル状の電解質を挟み込み、水を満たした容器の必要性を排除しました。 その結果生まれたのが「乾式」電解コンデンサでした。 もう一つの追加は、フォイルの巻きの間に紙のスペースを設けたことです。 これらすべてにより、サイズと価格が大幅に削減されました。

1936 年、コーネル デュビリエ社は、静電容量を増やすためにアノード表面を粗くするなどの改良を加えたアルミニウム電解コンデンサを発表しました。 同時に、電動ガン会社の Hydra-Werke がドイツのベルリンで量産を開始しました。

第二次世界大戦後、ラジオおよびテレビ技術の急速な発展により、生産量が増加し、スタイルやサイズも多様になりました。 改善には、有機物をベースとした新しい電解質を使用することによる、漏れ電流と等価直列抵抗 (ESR) の削減、より広い温度範囲、およびより長い寿命が含まれます。 1970 年代から 1990 年代にかけてのさらなる開発には、漏れ電流の低減、ESR のさらなる低減、および温度の上昇も含まれていました。

「コンデンサ疫病」として知られるようになった問題は、2000 年から 2005 年にかけて発生しました。これはおそらく、盗まれたレシピを使用したが、特定の安定化物質がなかったため、早期故障につながりました。

基本的な発明はベル研究所が行いましたが、1954 年にスプラーグ電気会社がプロセスを改良し、初めて商業的に実行可能なタンタル固体電解コンデンサを製造しました。

1975 年には、二酸化マンガンに代わるはるかに高い導電率の導電性ポリマーを使用したポリマー タンタル電解コンデンサが登場し、ESR が低くなりました。 NECは1995年にSMD（表面実装デバイス）用のポリマータンタルコンデンサを発売し、1997年には三洋電機もこれに続きました。

タンタル鉱石は価格ショックの影響を受けやすく、そのような出来事が 1980 年と 2000/2001 年に 2 回発生しました。 後者の衝撃は、タンタル コンデンサとほぼ同じ特性を実現する二酸化マンガン電解液を使用したニオブ電解コンデンサの開発につながりました。

第二次世界大戦中の有機化学者によるプラスチックの研究により、これはさらに前進しました。 1954 年には、最初のマイラー コンデンサもその 1 つでした。 マイラーは 1952 年にデュポンによって商標登録され、非常に強力な PET (ポリエチレン テレフタレート) です。 1954 年に 12um 金属化マイラー フィルム コンデンサーが製造されました。 1959 年までに、リストにはポリエチレン、ポリスチレン、ポリテトラフルオロエチレン、PET、ポリカーボネートで作られたコンデンサーが含まれていました。 1970 年までに、電力会社は紙を使わずにフィルムホイルコンデンサを使用するようになりました。

オハイオ州のスタンダード・オイルは別のバージョンを開発し、最終的に 1970 年代に NEC にライセンス供与し、NEC は最終的にスーパーキャパシターという商標名で商品化しました。 定格は 5.5V で、最大 1F の静電容量がありました。 それらは最大 5 cm^3 の大きさで、コンピューターのメモリのバックアップ電源として使用されました。

オタワ大学名誉教授のブライアン・エヴァンス・コンウェイは、1975 年から 1980 年にかけて酸化ルテニウム電気化学コンデンサーの研究に取り組みました。1991 年に電気化学貯蔵におけるスーパーコンデンサーと電池の違いについて説明し、1999 年に完全な説明を行い、スーパーコンデンサーという用語を再び作り出しました。

製品と市場は、Goldcaps、Dynacap、PRI Ultracapacitor などの製品名でゆっくりと成長しました。PRI Ultracapacitor は、1982 年にピナクル研究所 (PRI) によって軍事目的で開発された、内部抵抗の低い最初のスーパーキャパシタです。

市場における比較的最近の開発には、活性炭アノードにリチウムイオンをドープするリチウムイオンキャパシタが含まれる。 これらは約 2.7V で数千ファ​​ラッド (4 桁) の静電容量を持ちます。

「コンデンサの歴史 – 開拓時代」の投稿に対する皆さんのコメントによると、コンデンサではなくコンデンサという用語が頻繁に使用されていることがわかります。 それでは、コンデンサという用語はどこから来たのでしょうか? それは知られていないようですが、オックスフォード英語辞典は、1922 年の BSI (英国標準協会?) 電気工学用語集から引用しており、「コンデンサ」は「新しい用語」であり、蒸気との混同を避けるために使用されることを示唆しています。 'コンデンサー'。

これでコンデンサの歴史は終わりですが、コンデンサの種類の多さだけでも、さらに多くの機能を追加できると考えられます。 ご提案する興味深い追加事項がございましたら、以下までお知らせください。 また、歴史は進歩の道の一部にすぎません。現在、または予想される将来の展開について知っていることがあれば、お知らせください。 今から 50 年後のハッカデイのライターは、今日と今後 50 年のコンデンサについて何と言うでしょうか?