セラミックス・ガラス

比誘電率3000の誘電体層(厚さ2.0 µm)を面積1.0 mm²の電極で挟んだ平行板コンデンサーの静電容量はどれに最も近いか。真空の誘電率を8.85×10⁻¹² F/mとする。

  1. A約13 pF
  2. B約13 nF
  3. C約13 µF
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正解:B. 約13 nF

C = ε₀εᵣA/d にSI単位で代入します。A = 1.0 mm² = 1.0×10⁻⁶ m²、d = 2.0 µm = 2.0×10⁻⁶ m なので、C = 8.85×10⁻¹² × 3000 × 1.0×10⁻⁶ / (2.0×10⁻⁶) ≈ 1.3×10⁻⁸ F、すなわち約13 nFです。約13 pF や約13 µF は、mm² や µm の換算で桁が1000倍ずれた誤りです。BaTiO₃系の誘電体は比誘電率が数千と大きく、積層セラミックコンデンサー(MLCC)ではこのような薄い層を数百層重ねて並列につなぐことで、小さな体積で大きな容量を得ています。

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