なぜセラミックコンデンサは音が鳴るのか?

最終更新日 2019年10月11日

セラミックコンデンサは音が鳴る理由

セラミックコンデンサを実装する機器を使うと、ジーやキーン等の音が聞こえることがあります。この現象は音鳴きと呼ばれているそうですが、読み方は「おとなき」と「ねなき」どちらが正しいのかわかりません。どちらの読み方でも良いかもしれません。

なぜ音鳴きが発生するのか、 スイッチング電源に最適なコンデンサとインダクタとは : コンデンサ編:実装に関する課題−音鳴き− | 電源設計の技術情報サイトのTechWeb によると、高誘電率系のセラミックコンデンサは、誘電体に電圧がかかると誘電体が歪み、電圧が振幅すると誘電体は伸び縮みするので、セラミックコンデンサを実装する基板を振動させます。この振動により音が聞こえる、すなわち音鳴きが発生します。

同記事には、セラミックコンデンサが歪む様子と基板が振動する様子を図で表したものが掲載されていますが、 鳴き対策事例 (動画) | セラミックコンデンサ(キャパシタ) | 村田製作所 に掲載されている図の方が、どのように歪むのかわかりやすいと思います。

電圧印加時の電歪現象によるチップの変化
電圧印加時の電歪現象によるチップの変化

セラミックコンデンサは直方体の形状をしていますが、L は長さ、幅は W、高さ(厚み)は T です。

WT 面は直方体の幅と高さがわかるように横から見ている面、LT 面は直方体の長さと高さがわかるように横から見ている面、LW 面は直方体の長さと幅がわかるように上から見ている面です。

電歪現象による基板の変形
電歪現象による基板の変形

柔らかい直方体があるとしたら、横方向に潰すように力をかけると、横方向に縮み縦方向に伸びるイメージです。

誘電率が伸び縮みし基板を振動させるので音鳴きが発生することはわかりますが、なぜ誘電体は伸び縮みするのかという疑問が残ります。また、同じセラミックコンデンサでも積層以外の単層セラミックコンデンサだったら音鳴きは発生しないのかという疑問もあります。

電源設計の技術情報サイトのTechWebの記事では、積層セラミックコンデンサに限定して音鳴きが発生するとは書かれていませんが、記事の内容を見る限り少なくとも積層セラミックコンデンサでは音鳴きが発生すると読み取れます。村田製作所の記事も同様に読み取れます。

なぜ、セラミックコンデンサは音鳴きが発生するのでしょうか? | 村田製作所 には、以下のとおり書かれています。
強誘電性のセラミックスの電歪効果により、交流電圧を印加すると積層コンデンサチップの積層方向に伸縮が生じます。これにより、回路基板に平行な方向にも伸縮し、回路基板が振動して音として聞こえます。
なぜセラミックコンデンサは音鳴きが発生するのかという質問に対し、回答では積層コンデンサチップに限定して書かれており、積層セラミックコンデンサのみで音鳴きが発生すると読み取れます。他でも音鳴きが発生するなら、積層コンデンサチップと書かないと考えられます。

なぜ誘電体は伸び縮みするのか、積層セラミックコンデンサのみで音鳴きが発生するのか、これらの疑問点ははっきりと解消しませんが、セラミックコンデンサは音が鳴る理由は、電圧が振幅するとセラミックコンデンサは伸び縮みし、基板を振動させるからです。


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