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Samwha Capacitor – 고객을 위한 신기술 창조

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삼화콘덴서 IR

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콘덴서 콘덴서란? 커패시터란? 캐패시터란? (콘덴서 종류, 콘덴서 용량 읽는법, 캐패시터 종류, 커패시터 종류, 전해콘덴서, 콘덴서 역할, 콘덴서 구조)

[ 이 글에서는 콘덴서(커패시터)라는 전자부품에 대해 알아보도록 하겠습니다 ]

출처 [메카솔루션] http://Mechasolution.com

[콘덴서란?, 콘덴서의 역할]

콘덴서 (Condenser) = 커패시터(Capacitor) (회로도 기호 : )

전기분야에서 콘덴서와 커패시터는 같은 전자부품을 말하는것이며, 콘덴서라는 용어를 더 많이 사용하고 있습니다.

콘덴서는 ‘축전기’로도 불리며, 두가지의 기능을 수행합니다.

1. 직류 전압을 가하면 각 전극에 전기(전하)를 축적(저장)하는 역할

(콘덴서의 용량만큼 저장된 후에는 전류가 흐르지 않음)

2. 교류에서는 직류를 차단하고 교류 성분을 통과시키는 성질

[콘덴서의 사용] 불안정한 전원을 잡아주기 위해 사용 노이즈를 제거하기 위한 방법으로 사용 직류를 차단하며 교류를 통과시키기 위해 사용 IC(집적회로)의 안정된 작동을 위해 사용

[콘덴서의 구조]

콘덴서는 일반적으로 두장의 전극판이 마주보는식의 구조로 이루어져있습니다. 아래의 두 그림으로 확인해보도록 하겠습니다.

두장의 전극판(PLATE)이 마주보고 있으며 각각 리드(Lead)선이 이어져있고, 전극판 사이에는 절연체(유전체,Dielectirc)가 들어있습니다.

여기서 절연체(유전체)는 전극판과 전극판 사이의 전기를 차단하고 전기를 담아두는 역할을하며, 어떤 재질의 절연체를 포함하느냐에 따라 여러 종류의 콘덴서로 나뉘어지게됩니다. 그중에는 공기를 유전체로 삼는 콘덴서도 존재합니다.

[콘덴서의 종류]

용량, 크기, 온도, 주파수등의 특성을 위해 유전체를 사용하며, 유전체의 종류에 따라 여러 종류의 콘덴서로 나뉘어집니다.

하나의 극으로 이루어진 단극성 콘덴서와 양극으로 이루어진 양극성 콘덴서가 존재합니다.

극성이 있는 콘덴서는 긴 리드선이 +극, 짧은 리드선이 -극을 갖습니다.

전해 콘덴서(eletrolytic Condenser)

유전체를 얇게할 수 있어 작은 크기에도 큰 용량을 얻을 수 있다는 장점이 있습니다. 양극(긴선이 +)성 콘덴서가 있으며,

극, 전압,용량 등이 콘덴서 표면에 적혀있습니다. 이 콘덴서는 주로 전원의 안정화, 저주파 바이패스 등에 활용되며 극을 잘못

연결할 경우 터질 수 있으므로 주의해야 합니다.

탄탈 콘덴서(tantalum Condenser)

전극에 탄탈륨이라는 재질을 사용한 콘덴서로, 용도는 전해 콘덴서와 비슷하지만 오차, 특성, 주파수 특성등이 전해 콘덴서보다

우수합니다. 때문에 가격이 더 비싼편입니다.

세라믹 콘덴서(ceramic Condenser)

유전율이 큰 세라믹 박막, 티탄산 바륨 등의 유전체를 재질로한 콘덴서입니다. 박막형이나 원판형의 모양을 가지며

용량이 비교적 작고, 고주파 특성이 양호하여 고주파 바이패스에 흔히 사용됩니다.

칩 세라믹 콘덴서 (chip ceramic Condenser)

칩모양의 콘덴서로 소형화를 위해 탄탈륨을 유전체로 하는 콘덴서 입니다. 일반적으로 집적회로에 부착하여 사용할 수 있습니다.

적층 세라믹 콘덴서

유전체로 고유전율계 세라믹을 다층구조로 사용하는 콘덴서로, 특성이 양호하고 소형이라는 특징이 있습니다.

단극 콘덴서로, 온도, 주파수 특성이 양호하기 때문에 바이패스용이나 온도변화에 민감한 회로에 주로 사용됩니다.

슈퍼 콘덴서 (super Condenser)

전기용량이 큰 콘덴서를 말합니다. 용량이 크며 비교적 크기가 작기 때문에 전지로 사용됩니다.

다른 콘덴서에 비해 용량이 크기 때문에 회로 구성시 과전류, 쇼트 등의 이유로 회로가 손상될 수 있어 주의해야합니다.

필름 콘덴서 (film Condenser)

필름 양면에 금속박을 대고 원통형으로 감은 콘덴서를 말합니다.

마일러 콘덴서 (폴리에스테르 필름 콘덴서)

폴리에스테르 필름의 양면에 금속박을 대고 원통형으로 감은 콘덴서 입니다. 극성이 없고, 용량이 작은편에 속합니다.

고주파 특성이 양호하기 때문에 바이패스용, 저주파, 고주파 결합용으로 사용됩니다.

스티롤 콘덴서

폴리스티렌 필름을 유전체로 사용하는 콘덴서입니다. 필름을 감은 구조기 때문에 고주파에는 사용할 수 없으며

필터회로나 타이밍 회로 등에 주로 사용합니다.

폴리프로필렌 콘덴서

폴리프로필렌 필름을 유전체로 사용하는 콘덴서로 높은 정밀도가 요구되는 곳에 주로 사용합니다.

마이카 콘덴서 (mica Condenser)

운모(mica)를 유전체로하는 콘덴서로 주파수 특성이 양호하며 안정성, 내압이 우수하다는 장점이 있습니다.

주로 고주파에서의 공진회로나 필터회로 등을 구성할 때, 고압회로를 구성할때 사용합니다.

용량이 큰편은 아니지만 비싸다는 단점이 있습니다.

가변용량 콘덴서

말그대로 용량을 변화시킬 수 있는 콘덴서를 말합니다. 주파수 조정에 사용하며 트리머, 바리콘이 있습니다.

트리머(trimmer)

세라믹을 유전체로 사용한 가변용량 콘덴서로 주로 이동통신 및 방송 시스템에 필요한 주파수에 따라 용량값을 필요한 만큼

조정하는데 사용됩니다.

바리콘(varicon)

공기를 유전체로 사용한 가변용량 콘덴서로, 라디오 방송을 선택하는 튜너 등에 사용합니다.

[콘덴서의 용량 읽기]

단위는 패럿[F]을 사용하지만 F는 큰 단위이기 때문에 uF(마이크로 패럿), pF(피코 패럿)을 사용합니다.

1F = 1,000,000uF = 1,000,000,000,000pF uF = 백만분의 1패럿 , 1F = 백만분의 1uF

정격전압: 부품을 작동시키는데 필요한 표준 전압

정격정전용량: 저장되는 양의 정전용량

용량, 정격전압은 보통 콘덴서에 적혀 있으며, 아래와 같은 방법으로 표시해줍니다.

1. 용량을 그대로 표시함

정격전압 : 5.5V

정전용량 : 1F

2. 두자리수 혹은 세자리수로 표시함

정격전압 : 1KV (1000V)

정전용량 : 세자리수의 경우 앞의 두 자리는 값, 뒤에 한자리는 10의 배수를 나타내며 용량의 단위는 [pF]입니다.

즉, 47 x 10의 2승 = 4700pF

두자리수만 적혀있을경우 그값이 정전용량이며, 단위는 [pF] 입니다.

3. 용량 뒤에 문자가 있음

용량을 보시면 222J 라고 적혀있습니다. 용량은 22 x 10의 2승, 2200pF이며 뒤에 J ,± 5% 는 허용오차를 나타냅니다

F는 ±1% , J는 ±5% , K는 ±10%, M는 ±20% , N은 ±30 를 의미합니다.

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여러 종류와 크기의 축전기

축전기(capacitor 커패시터[*] ) 또는 콘덴서(condenser)란 전기 회로에서 전기 용량을 전기적 퍼텐셜 에너지로 저장하는 장치이다. 두 개의 단자가 있는 수동소자이다. 축전기 내부는 두 도체판이 떨어져 있는 구조로 되어 있고, 사이에는 보통 절연체가 들어간다. 각 판의 표면과 절연체의 경계 부분에 전하가 비축되고, 양 표면에 모이는 전하량의 크기는 같지만 부호는 반대이다. 즉, 두 도체판 사이에 전압을 걸면 음극에는 (-)전하가, 양극에는 (+)전하가 유도되는데, 이로 인해 전기적 인력이 발생하게 된다. 이 인력에 의하여 전하들이 모여있게 되므로 에너지가 저장된다.

명칭 [ 편집 ]

“콘덴서”(condenser)라는 이름은 일본에서 영문 이름을 번역한 것이 그대로 대한민국으로 유입된 것으로, 오늘날 한국물리학회 표준 용어는 “축전기”이다.[1] 뿐만 아니라, “condenser”라는 영어 용어는 광학에서 집광기(빛모으개)나 기체 역학에서 응축기(기체를 액체로 변화시키는 기구) 등 전혀 다른 기구를 일컫기도 한다.[2]

역사 [ 편집 ]

라이덴병

1745년 최초의 축전기 형태인 라이덴병이 독일 발명가인 Ewald Georg von Kleist에 의하여 발명되었다. 1746년에는 네덜란드 라이덴 대학의 물리학자인 Pieter van Musschenbroek도 독자적으로 라이덴병을 발명하였다. 최초의 라이덴병은 운 유리병에 코르크 마개 중앙으로 도선을 삽입하여 물에 닿도록 한후 정전기를 충전시키는 단순한 형태였다. 그 후 유리병의 안과 밖에 금속박(주석박)을 입혀 극성이 서로 다른 전하를 충전시키고 도선을 서로 연결하여 충전된 전하를 방전시키는 완전한 형태의 콘덴서로 발전하게 되었다. 라이덴병에서 유리가 유전체, 주석박이 전극역할을 하고 있는 것이다.

그 후 지금과 같은 축전기가 비약적으로 발전하게 된 동기는 제2차 세계대전이 결정적인 고비가 되었다. 그 전에는 주로 자연적인 재료를 유전체로 사용하였으나 제2차 세계대전을 전후하여 독일에서 금속증착기술이 상용화되면서부터 소형화된 축전기의 출현이 가능하게 된 것이다.

축전기의 종류 [ 편집 ]

축전기는 사용하는 유전체에 따라 공기 축전기·진공 축전기·가스입 축전기·액체 축전기·운모 축전기·종이 축전기·금속화종이 축전기·자기 축전기·유기막 축전기·전해 축전기 등으로 나눈다.

또 전기 용량이 변화하지 않는 고정 축전기와 변화하는 가변 축전기로도 분류한다. 가변 축전기는 흔히 바리콘이라고도 불리며 임피던스를 조절하여 전파를 수신하는데 사용된다.

이 밖에도, 용도에 따라 슈퍼 축전기 (용량이 매우 큰 축전기), 고압 축전기 (고압 전기를 축전할 때 사용, 대표적으로 테슬라 코일의 콘덴서로 사용하거나 카메라 플래시에서 순간적인 고전압을 발생 시킬 때 사용) 등으로 분류한다.

진공 축전기 [ 편집 ]

진공 축전기(vacuum capacitor)란 유전체를 사용하지 않고 진공관과 같은 진공용기 속에 전극을 마주놓은 축전기이다. 진공 속에서는 글로방전이 발생하지 않고 대기 속의 습도·탄산가스 등의 영향이 없으므로 내전압(耐電壓)이 높고 안정하다. 따라서 전극 사이 거리를 좁힐 수 있으며, 소형으로 큰 용량을 얻을 수 있다. 또 높은 주파수라도 손실이 적고 안정하므로 송신기와 같은 고주파의 대전력에 적합하여 많이 사용한다. 구조는 고정용량형(동량형)과 가변용량형(가변형)이 있다. 대전력에 사용할 때는 축전기의 바깥쪽을 접지쪽으로 해서 사용하는 편이 좋다.

공기 축전기 [ 편집 ]

공기 축전기(air capacitor)란 유전체로서 공기 자체를 사용하는 축전기이다. 밀봉하여 건조공기를 충전하면 시간에 따른 변화가 적으므로 이를 표준용으로 사용한다. 휴대용 이외의 라디오 AM수신기에 가변용량형 공기축전기가 사용된다. 얇은 판으로 된 금속극판이 공기 속의 음향으로 진동하면 두 금속판 사이 거리가 달라져 용량값이 변동한다. 이것을 억제하기 위해 보통 극판을 상호 결합해서 기계적 강도를 크게 한다.

금속화 종이 축전기 [ 편집 ]

금속화 종이 축전기란 파라핀 등을 스며들게 한 얇은 종이의 한쪽 면에 아연·알루미늄 등의 금속을 높은 진공 속에서 증발시켜 부착시킨 금속화종이를 2장을 포개서 감은 축전기이다. MP콘덴서라고도 한다. 얇은 금속막이 전극이 되고 그 사이에 1장의 종이가 절연물로서 끼워져 여러 층으로 쌓인 구조의 축전기가 된다. 전극이 얇고 원통으로 감은 구조로 표면적이 넓어서 소형 축전기를 만들기 쉽다. 전자부품에 쓰는 원통형 축전기는 이 방식을 사용한다. 하지만 전극이 대단히 얇기 때문에 종이의 작은 구멍에서 절연파괴가 일어나기 쉽다.

극성이 있으며, 띠 있는 쪽이 음극이다. 보통 용량과 정격전압이 숫자로 씌어 있다. 누설전류가 조금 있으며, 초고역에서의 주파수 특성이 좋지 않다.

마일러 축전기 [ 편집 ]

유전체로 폴리에스테르 등이 사용된다. 일반적으로 다른 종류보다 저렴해서 많이 사용된다.

세라믹 축전기 [ 편집 ]

크기가 작고 납작하며 유전체로 세라믹이 사용된다. 고주파를 잘 흐르게 하므로 고주파 필터에 사용될 수 있다. 일례로 RC 자동차 모터와 병렬로 연결하면 브러시로부터 발생하는 채터링을 접지로 보내는 역할을 하기 때문에 전파 간섭을 막을 수 있다.

탄탈륨 축전기 [ 편집 ]

유전체로 탄탈럼 합금을 사용한 것. 전해 콘덴서와 유사하게 극성을 가지고 있으며, 비교적 쉽게 큰 용량을 만들수 있다. 특성은 전해 콘덴서보다 매우 뛰어나지만, 내압이 작다는 단점이 있다.

전기용량 [ 편집 ]

평행한 축전기의 두 극판 사이의 거리가 일정할 때 양 극단에 걸린 전압 V {\displaystyle V} 가 클수록 더 많은 전하량 Q {\displaystyle Q} 가 대전되게 된다. 여기서 Q {\displaystyle Q} 와 V {\displaystyle V} 가 서로 비례관계에 있다는 것을 알 수가 있는데 여기서 C {\displaystyle C} 는 이들 사이의 들어가는 비례상수로서 역할을 한다. 그래서 양 극단에 걸린 전압 V {\displaystyle V} 가 같을 때 전기용량 C {\displaystyle C} 가 클수록 더 많은 전하가 대전된다고 할 수 있고

Q = C V {\displaystyle Q=CV}

라고 쓸 수 있다.

평행판 축전기 [ 편집 ]

두 개의 평행한 판이 서로 평행하게 나란하게 있는 축전기를 평행판 축전기라고 한다. 평행판 축전기의 면적을 A {\displaystyle A} , 서로 떨어져 있는 거리를 d {\displaystyle d} 라고 하며 두판에 모두 전하 Q {\displaystyle Q} 와 − Q {\displaystyle -Q} 가 대전되어 있다고 하면

E = σ ε 0 = Q ε 0 A {\displaystyle E={\frac {\sigma }{\varepsilon _{0}}}={\frac {Q}{\varepsilon _{0}A}}}

식이 성립한다. 그리고

Δ V = E d = Q d ε 0 A {\displaystyle \Delta V=Ed={\frac {Qd}{\varepsilon _{0}A}}}

식이 성립하므로,이 식을 기존의 전기용량 식

Q = C V {\displaystyle Q=CV}

에다가 대입하면

C = Q Δ V = Q Q d / ε 0 A {\displaystyle C={\frac {Q}{\Delta V}}={\frac {Q}{Qd/\varepsilon _{0}A}}}

이 성립하게 되고 평행판에서의 전기용량

C = ε 0 A d {\displaystyle C={\frac {\varepsilon _{0}A}{d}}}

를 알 수가 있다.

원통형 축전기 [ 편집 ]

원통형 축전기

원통형 축전기는 반지름이 다른 두개의 동축(同軸) 원통으로 구성된 축전기이다. 길이가 짧은 순서대로 각각 두 개의 동축 반지름을 a {\displaystyle a} , b {\displaystyle b} 라 하고 길이를 L {\displaystyle L} 이라 할 때 길이 L {\displaystyle L} 이 반지름 a {\displaystyle a} , b {\displaystyle b} 에 비해 매우 길다고 가정하면 가우스 법칙에 의해

q = ε 0 E A = ε 0 E ( 2 π r L ) {\displaystyle q=\varepsilon _{0}EA=\varepsilon _{0}E(2\pi rL)}

이 성립한다. 이 식을 전기장 E {\displaystyle E} 에 대해서 풀면

E = q 2 π ε 0 r L {\displaystyle E={\frac {q}{2\pi \varepsilon _{0}rL}}}

가 나오고

V f − V i = − ∫ f i E ⋅ d s {\displaystyle V_{f}-V_{i}=-\int _{f}^{i}\mathbf {E} \cdot d\mathbf {s} }

윗식을 사용해서 정리하면

V = − q 2 π ε 0 L ∫ b a d r r = q 2 π ε 0 L l n b a {\displaystyle V=-{\frac {q}{2\pi \varepsilon _{0}L}}\int _{b}^{a}{\frac {dr}{r}}={\frac {q}{2\pi \varepsilon _{0}L}}ln{\frac {b}{a}}}

를 얻는다.

C = 2 π ε 0 L l n ( b / a ) {\displaystyle C=2\pi \varepsilon _{0}{\frac {L}{ln(b/a)}}}

를 얻는다.

구형 축전기 [ 편집 ]

구형 축전기

구형 축전기란 반지름이 서로 다른 두 구형껍질의 금속판으로 구성된 축전기다. 이 두 반지름 사이에 가우스 면을 잡으면

q = ε 0 E A = ε 0 E ( 4 π r 2 ) {\displaystyle q=\varepsilon _{0}EA=\varepsilon _{0}E(4\pi r^{2})}

가 된다. 이 식을 다시 E에 대해서 풀면

E = 1 4 π ε 0 q r 2 {\displaystyle E={\frac {1}{4\pi \varepsilon _{0}}}{\frac {q}{r^{2}}}}

나오고 위의 원통형 축전기와 마찬가지로 풀어보면

V = − ∫ f i E ⋅ d s = − q 4 π ε 0 ( 1 a − 1 b ) = − q 4 π ε 0 b − a a b {\displaystyle V=-\int _{f}^{i}\mathbf {E} \cdot d\mathbf {s} =-{\frac {q}{4\pi \varepsilon _{0}}}({\frac {1}{a}}-{\frac {1}{b}})=-{\frac {q}{4\pi \varepsilon _{0}}}{\frac {b-a}{ab}}}

를 얻는다. 이제 Q=CV 이므로 C에 대해서 정리하면

C = 4 π ε 0 a b b − a {\displaystyle C=4\pi \varepsilon _{0}{\frac {ab}{b-a}}}

처럼 전기용량을 구할 수 있다.

이 밖에도, 구면 하나로만 이루어진 “축전기”도 자기 전기 용량(self-capacitance)을 가지는데, 다음과 같다.

C = 4 π ε 0 a {\displaystyle C=4\pi \varepsilon _{0}a}

여기서 a {\displaystyle a} 는 구의 반지름이다.

축전기의 연결 [ 편집 ]

직렬 연결 [ 편집 ]

직렬 연결

위의 그림과 같이 축전기가 직렬로 연결되어 있으면 각 축전기는 동일한 전하량을 갖는다. 왜냐하면 C 1 {\displaystyle C_{1}} 에 왼쪽 금속판에 (-)전지가 연결되어 있어 (-)전하를 띄면 C 1 {\displaystyle C_{1}} 의 오른쪽 판이 (+)전하를 띄게 되는데, 이 C 1 {\displaystyle C_{1}} 의 오른쪽 판이 C 2 {\displaystyle C_{2}} 왼쪽 금속판에 다시 (-)전하를 띄게 만들기 때문이다. 또한 각 축전기마다 동일한 전하를 가지고 있으므로 전체 축전기에 걸리는 전압은 각 축전기에 걸리는 전압의 합과 같다. 직렬 연결된 축전기의 합성 전기용량을 구해 보자, 먼저 각 축전기마다 동일한 전하량을 가지고 있으므로

V 1 = q C 1 , V 2 = q C 2 V 3 = q C 3 {\displaystyle V_{1}={\frac {q}{C_{1}}},V_{2}={\frac {q}{C_{2}}}V_{3}={\frac {q}{C_{3}}}}

이다. 전체 축전기의 전압은 세 축전기 전압의 합이므로

V = V 1 + V 2 + V 3 = q ( 1 C 1 + 1 C 2 + 1 C 3 ) {\displaystyle V=V_{1}+V_{2}+V_{3}=q({\frac {1}{C_{1}}}+{\frac {1}{C_{2}}}+{\frac {1}{C_{3}}})}

이고, 전체 합성 전기용량은

q V = 1 1 / C 1 + 1 / C 2 + 1 / C 3 {\displaystyle {\frac {q}{V}}={\frac {1}{1/C_{1}+1/C_{2}+1/C_{3}}}}

이것을 다시 풀어쓰면

1 C e q = 1 C 1 + 1 C 2 + 1 C 3 {\displaystyle {\frac {1}{C_{eq}}}={\frac {1}{C_{1}}}+{\frac {1}{C_{2}}}+{\frac {1}{C_{3}}}}

가 나온다.

병렬 연결 [ 편집 ]

병렬 연결

위의 그림처럼 축전기가 병렬로 연결돼 있고 전지가 연결되어 있으면 각 축전기의 극판에 전지의 단자들이 모두 직접 연결되어 있다.그래서 각각의 축전기에는 동일한 전압 V {\displaystyle V} 가 걸리게 되고 그에 따라 전하가 대전된다. 다시 정리하자면 병렬연결된 축전기에 전압 V {\displaystyle V} 가 걸릴 때 전압 V {\displaystyle V} 는 각 축전기에 동일하게 걸리고 축전기에 저장된 총 전하량은 각 축전기에 걸린 전하량의 합과 같다. 병렬 연결된 축전기의 합성 전기용량을 구해보자. 먼저, 각 축전기의 전하를 구하면

q 1 = C 1 V , q 2 = C 2 V , q 3 = C 3 V {\displaystyle q_{1}=C_{1}V,q_{2}=C_{2}V,q_{3}=C_{3}V}

이다. 총전하량은 각 축전기의 걸린 전하량의 합이므로

q = q 1 + q 2 + q 3 = ( C 1 + C 2 + C 3 ) V {\displaystyle q=q_{1}+q_{2}+q_{3}=(C_{1}+C_{2}+C_{3})V}

이다. 그러므로 합성 전기용량은

C e q = q V = C 1 + C 2 + C 3 {\displaystyle C_{eq}={\frac {q}{V}}=C_{1}+C_{2}+C_{3}}

로 쓸 수 있다.

축전기에 저장된 에너지 [ 편집 ]

축전기에 저장된 전기적 위치 에너지를 구하기 위해서 대전되지 않은 하나의 축전기를 생각해보자. 대전되지 않은 축전기의 한 극판에서 다른 극판으로 전자를 옮긴다고 할 때는 일이 필요하다. 그런데 전하를 옮길 때마다 축전기에는 전기장이 생겨 점점 더 많은 일이 필요하게 된다. 어느 한 순간에 한 극판에서 다른 극판으로 전하량 q {\displaystyle q} 를 옮긴다고 하자. 이때 양 극판의 전압차는 V = q / C {\displaystyle V=q/C} 이고, 추가로 d q {\displaystyle dq} 의 전하를 옮긴다고 하면 필요한 일은

d W = V d q = q C d q {\displaystyle dW=Vdq={\frac {q}{C}}dq}

이다. 그러므로 q = 0 {\displaystyle q=0} 부터 q = Q {\displaystyle q=Q} 까지 이동시키는데 한 일의 양은

W = ∫ d W = 1 C ∫ 0 Q q d q = Q 2 2 C {\displaystyle W=\int dW={\frac {1}{C}}\int _{0}^{Q}qdq={\frac {Q^{2}}{2C}}}

이다. 이 일이 전기적 위치 에너지 U로 축전기에 저장되므로

U = q 2 2 C {\displaystyle U={\frac {q^{2}}{2C}}}

이다. 전하 대신 전압 V {\displaystyle V} 로 쓰면

U = 1 2 C V 2 {\displaystyle U={1 \over 2}CV^{2}}

이 된다.

같이 보기 [ 편집 ]

콘덴서(캐패시터,condenser,capacitor)의 기초지식과 특징 및 종류

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콘덴서란

콘덴서(Condenser)는 전기를 저장하는 축전기이며 캐피시터(Capacitor)

라고도 불립니다.

콘덴서는 떨어져있는 두 도체판 사이에 절연체,또는 유전체를 넣어 만듭니다.

콘덴서의 구조와 심볼

콘덴서를 사용하는 이유

– 충전/방전을 반복함으로써 불안정한 전원을 잡아주기 위해 사용

– 직류를 통과시키지 않고 교류만 통과시키게 함

– 다이오드와 정류회로를 구성하여 교류를 직류로 만듬

– 콘덴서의 충전시간을 이용해서 펄스의 시간지연을 만듬

– 저항과 함께 구성하여 여러 신호들 중에서 저주파 또는 고주파 신호만을 꺼냄

– 노이즈를 제거하기 위한 방법으로 사용

– IC(집적회로)의 안정된 작동을 위해 사용.

​

콘덴서 전압/용량 읽는 방법

콘덴서에는 전압과 용량이 있습니다.

용량 단위는 패럿[F]을 사용하지만 F는 큰 단위이기 때문에

uF(마이크로 패럿), pF(피코 패럿)을 사용합니다.

1F = 1,000,000uF = 1,000,000,000,000pF

uF = 백만분의 1패럿 , 1F = 백만분의 1uF

​

전해콘덴서와 같이 큰 콘덴서는 전압과 용량을 그대로 표기합니다.

위 전해 콘덴서는 전압이 35V이며 용량은 2200uF입니다

세라믹 콘덴서의 경우 두자리나 세자리수를 사용합니다.

세자리의 경우 앞두자리는 값, 뒤에 한자리는 10의 배수를 나타내며

용량의 단위는 pF입니다.

위 세라믹콘덴서의 경우 전압은 1KV = 1000V이며

용량은 47 x 10의 2승 = 4700pF입니다.

두자리만 적혀있는경우 그 값이 정전용량이며, 단위는 pF입니다.

​

위 사진의 마이카 콘덴서같이 세자리숫자뒤에 영어가 붙는 경우

용량은 22 X 10의2승=2200pF이며

뒤의 영어는 허용오차를 나타냅니다.

F는 ±1% , J는 ±5% , K는 ±10%, M는 ±20% , N은 ±30 를 의미합니다.

​

콘덴서의 종류

콘덴서는 용량, 크기, 온도, 주파수등의 특성을 위해 유전체를

사용하며, 유전체의 종류에 따라 여러 종류의 콘덴서로 나뉩니다.

하나의 극으로 이루어진 단극성 콘덴서와 양극으로 이루어진

양극성 콘덴서로 크게 나눌수 있습니다.

양극성 콘덴서는 긴 리드선이 +극, 짧은 리드선이 -극을 갖습니다.

​

전해콘덴서(Electrolytic Condenser)

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가장 흔하게 볼수 있는 콘덴서이며 유전체를 얇게할 수 있어 작은

크기에도 큰 용량을 얻을 수 있다는 장점이 있습니다.

양극(긴선이 +)성 콘덴서가 있으며, 극, 전압,용량 등이 콘덴서 표면에

적혀있습니다.

이 콘덴서는 주로 전원의 안정화, 저주파 바이패스 등에 활용되며

극을 잘못 연결할 경우 터질 수 있으므로 주의해야 합니다.

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탄탈 콘덴서(tantalum Condenser)

전극에 탄탈륨이라는 재질을 사용한 콘덴서로, 용도는 전해 콘덴서와

비슷하지만 오차, 특성, 주파수 특성등이 전해 콘덴서보다 우수합니다.

때문에 가격이 더 비싼편입니다.

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세라믹 콘덴서(ceramic Condenser)

유전율이 큰 세라믹 박막, 티탄산 바륨 등의 유전체를 재질로한

콘덴서입니다.

박막형이나 원판형의 모양을 가지며 용량이 비교적 작고, 고주파 특성이

양호하여 고주파 바이패스에 흔히 사용됩니다.

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칩 세라믹 콘덴서 (chip ceramic Condenser)

칩모양의 콘덴서로 소형화를 위해 탄탈륨을 유전체로 하는 콘덴서 입니다. 일반적으로 집적회로에 부착하여 사용할 수 있습니다.

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적층 세라믹 콘덴서

적층 칩세라믹 콘덴서

유전체로 고유전율계 세라믹을 여러층으로 쌓아 만드는 콘덴서로,

특성이 양호하고 소형이라는 특징이 있습니다.

단극 콘덴서로, 온도, 주파수 특성이 양호하기 때문에 바이패스용이나

온도변화에 민감한 회로에 주로 사용됩니다.

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슈퍼 콘덴서 (super Condenser)

전기용량이 큰 초고용량 콘덴서를 말합니다.

용량이 크며 비교적 크기가 작기 때문에 전지로 사용됩니다.

다른 콘덴서에 비해 용량이 크기 때문에 회로 구성시 과전류, 쇼트 등의

이유로 회로가 손상될 수 있어 주의해야합니다.

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필름 콘덴서 (film Condenser)

필름 양면에 금속박을 대고 원통형으로 감은 콘덴서를 말합니다.

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마일러 콘덴서 (폴리에스테르 필름 콘덴서)

폴리에스테르 필름의 양면에 금속박을 대고 원통형으로 감은

콘덴서 입니다.

극성이 없고, 용량이 작은편에 속합니다.

고주파 특성이 양호하기 때문에 바이패스용, 저주파, 고주파 결합용으로

사용됩니다.

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스티롤 콘덴서

폴리스티렌 필름을 유전체로 사용하는 콘덴서입니다.

필름을 감은 구조기 때문에 고주파에는 사용할 수 없으며

필터회로나 타이밍 회로 등에 주로 사용합니다.

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폴리프로필렌 콘덴서

폴리프로필렌 필름을 유전체로 사용하는 콘덴서로 높은 정밀도가

요구되는 곳에 주로 사용합니다.

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마이카 콘덴서 (mica Condenser)

운모(mica)를 유전체로하는 콘덴서로 주파수 특성이 양호하며 안정성,

내압이 우수하다는 장점이 있습니다.

주로 고주파에서의 공진회로나 필터회로 등을 구성할 때, 고압회로를

구성할때 사용합니다.

용량이 큰편은 아니지만 비싸다는 단점이 있습니다.

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가변용량 콘덴서

말그대로 용량을 변화시킬 수 있는 콘덴서를 말합니다.

주파수 조정에 사용하며 트리머, 바리콘이 있습니다.

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트리머(trimmer)

세라믹을 유전체로 사용한 가변용량 콘덴서로 주로 이동통신 및 방송

시스템에 필요한 주파수에 따라 용량값을 필요한 만큼

조정하는데 사용됩니다.

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바리콘(varicon)

공기를 유전체로 사용한 가변용량 콘덴서로, 라디오 방송을 선택하는 튜너 등에 사용합니다.

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