なぜ『オーディオ用コンデンサに音のキャラクターがあるのか』part2 中身を分解して分かった意外な真実

前回の記事では、コンデンサに振動を与えると「マイクロフォニック音というノイズ」が発生し、その周波数特性（音のキャラクター）がコンデンサの種類によって大きく異なるという測定データをご紹介しました。

■実験結果：驚きの違い

コンデンサのタイプによって、はっきりとマイクロフォニック音の周波数特性に傾向がありました。

その結果のグラフをまとめてみました。詳細は前回の記事をご覧くださいね。

全然違いますね。

■なぜコンデンサーに音のキャラクターがあるのか？

「データで違いが出るのは分かった。でも、なぜそんな違いが生まれるの？」

もっともな疑問です。

今回はその疑問を解明するために、実際にコンデンサを分解して中身を覗いて見ながら考察を進めていきます。そこで最終的にたどり着いた答えとは、「構造と材質」に隠された「音の秘密」でした。

1. 電解コンデンサ：中身が「スカスカ」だと振動する？

まずは、オーディオ機器で最もよく使われる「電解コンデンサ」から特性を見ていきましょう。 下記グラフの一番左です。

「フィルムコンデンサ」よりややマイクロフォニック音は大きめですが、全体的には低音域から中高音域までなだらかに下がる比較的素直な特性です。

実際に分解してみた写真と、構造イラスト（AI推定）がこちらです。

中を見てみると、電極となるシートがぐるぐる巻かれているのですが、ケースとの間に隙間があり、結構「スカスカ」しているような印象を受けます。 これを「お弁当箱」に例えてみましょう。おかずが隙間なくギッシリ詰まったお弁当箱は振っても音はしませんが、中身がスカスカのお弁当箱を振ると「カタカタ」と中身が動いて音がしますよね？

電解コンデンサもこれと同じで、「中身の電極が動きやすい構造」＝「振動に弱い」と言えそうです。振動に弱いということは、外部からの振動で電極が揺れ動き、それが大きなマイクロフォニック音というノイズとなって現れると推測できます。

※全ての電解コンデンサが中身スカスカではないです。容量とサイズ等で決まると考えられます。

★なぜ振動が電気信号になるの？（コンデンサマイクの原理）

「そもそも、コンデンサが揺れるだけで、なぜ音（電気信号）が出るの？スピーカーじゃあるまいし」と疑問に思った方。「コンデンサマイク」をご存じでしょうか。

実はこれ、高音質なボーカル録音などに使われる「コンデンサマイク」と全く同じ原理なんです。

• コンデンサマイク： 音の振動で薄い膜（振動板）を揺らし、静電容量を変化させて電気信号に変える。
• オーディオ部品で使用されるコンデンサの振動ノイズ： 外部からの振動もしくは自分自身に流れる電流で内部の電極が揺れ、静電容量が変化して不要な電気信号（ノイズ）が発生する。

つまり、オーディオの部品として使われるコンデンサが振動するということは、意図せず「マイクとして機能してしまっている」状態と言えるのです。そして、これが音楽信号に重畳することでコンデンサごとの「音のキャラクター」を生む大きな要因の一つと考えられます。

2. フィルムコンデンサ：ガチガチに固められた「要塞」

次に、オーディオ用として音質が良いとされる「フィルムコンデンサ」です。 測定データでは、電解コンデンサに比べてマイクロフォニック音によるノイズが小さく、優秀な結果が出ていました。

グラフで見ると、真ん中がフィルムコンデンサです。左の電解コンデンサよりマイクロフォニック音が小さくなり、10KHz以降からはデコボコした小さい起伏がいくつかありますが全体としてレベルが小さく良好な特性に見えます。

中身を分解してみてみました。

分解して驚いたのが、その硬さと頑丈さです。内部の断面を見てください。モールド材（樹脂など）でガチガチに固められています。 先ほどの「お弁当箱」の例で言えば、おかずの隙間にさらにコンクリートを流し込んで固めたような状態です。これでは中身はピクリとも動きません。

• 内部が動かない ⇒ 振動しても静電容量が変わらない ⇒ ノイズが出にくい

メーカーがわざわざコストをかけてまで内部を強固に固めている理由の一つは、この「振動対策」にあるのかもしれません。Xでもハイグレードなモールドを施したコンデンサを使用している方がみえましたが、「フィルムコンデンサは付帯音が少ないクリアな音」と評価される理由が、この「動かない構造」から裏付けられそうです。

3. セラミックコンデンサ：振動で「発電」してしまう？

最後に、一番興味深い結果となった「セラミックコンデンサ」です。 測定データでは、中高域に強いピークがいくつもあり、非常にピーキー（クセが強い）な特性を示していました。下図のグラフで言うと一番右側になります。

「これだけクセがあるなら、中身はスカスカで振動しやすいのでは？」 そう予想して分解してみたのですが……。分解写真と内部構造のイラストはこちらです。

予想に反して、中身は電極と誘電体がミッシリと充填されており、構造的には振動に強そうです。 「構造は振動に強そうなのに、なぜ激しいノイズが出るのか？」 ここで矛盾が生じます。しかし、不思議に思い材質を調べてみると謎が解けました。

今回実験に使用したようなサイズのわりに容量が大きいセラミックコンデンサには、「強誘電体」（チタン酸ジルコン酸鉛 PZTなど）という材料が使われています。これは別名「圧電体」とも呼ばれ、「力を加えると電圧が発生する（圧電効果）」という性質を持っています。

身近な例で言うと、100円ショップなどにある「防犯ブザー」や電子機器の「ピッ」という音を出す「圧電スピーカー」と同じ原理です。

圧電スピーカーとセラミックコンデンサ

• 圧電スピーカー： 電気を流すと振動して音が出る。
• セラミックコンデンサ： 振動を与えると発電して電気が流れる。

つまり、構造的に揺れやすいのではなく、「振動を与えると発電してしまう石」を使っているようなものだったのです。これでは、いくら構造を固めても、振動を受けると物理現象としてノイズ（電圧）が発生してしまいます。

※すべてのセラミックコンデンサが「悪者」ではない？

ここで一つ補足しておかなければならないのは、「全てのセラミックコンデンサがこうなるわけではない」という点です。

今回のような強いノイズが出やすいのは、小さなサイズで大きな容量を稼げる「高誘電率系」と呼ばれる材料を使うタイプです。 一方で、「温度補償用（C0G/NP0特性）」と呼ばれるタイプや、オーディオ専用に開発された対策品などは、圧電効果を持たない（あるいは極めて小さい）材料が使われています。そういった種類のものは、今回のような振動ノイズは小さくなります。

ただ、一般的に電子機器に広く使われている「汎用品」のセラミックコンデンサでは、今回観測されたような『発電する石』としての性質が顔を出しやすい、ということは覚えておいて損はないでしょう。

まとめ：実験で見えた「音」の正体

今回の実験と分解調査を通して、考察すると以下のことが見えてきました。

1. 電解コンデンサ： 構造的な「隙間」がマイクのように作用し、電極が振動を拾ってしまう。
2. フィルムコンデンサ： 樹脂で固めることで振動を物理的に抑え込み、ノイズを低減している。
3. 汎用セラミックコンデンサ： 材質そのものが「発電機（圧電体）」の性質を持っており、振動がダイレクトに電圧ノイズになる。（※対策品を除く）

これまで、オーディオファンやギタリストの間で「コンデンサを変えると音が変わる」というのは、経験則や感覚的なものとして語られてきました。 しかし今回の実験で、それが「マイクロフォニック音によるノイズ」や「圧電効果」といった物理現象として説明できることがデータで裏付けられたと言えるのではないでしょうか。

今回は触れませんでしたが、マイクロフォニック音以外の電気的な特性の違いも音が変わる要因としてもちろん考えられます。こちらは一般的な「容量特性」以外にもスペックに載っていない特性「バイアス特性」「歪特性」「tanδ 損失特性」と呼ばれる特性などがあり、コンデンサの音のキャラクターの要因になると考えています。色々ありますね。

そちらも機会があったら記事にしたいと思います。

今回実験したのは数あるコンデンサの中のほんの一例です。中には弱点を克服した素晴らしい製品もたくさん存在するでしょう。 「たかが部品、されど部品」。小さなコンデンサの中で起きている物理現象に思いを馳せると、オーディオの奥深さがより一層面白く感じられるかもしれません。

今日はここまでにします。最後までお読みいただきありがとうございました。

前回の記事です。見ていない方はこちらをご覧くださいませ。

以前投稿した記事です。興味がある方はご覧くださいね。

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