고정된 용량이란 무엇인가요?

1. 정의

일반적으로 "영구 커패시터"라고 불리는 것은 아마도 일반적인 용어일 것입니다. 엄밀히 말하면, 이는 고정 커패시터를 의미할 수 있습니다. 고정 커패시터는 일정한 커패시턴스 값을 가진 커패시터 유형입니다. 회로에서 그 커패시턴스는 정상적인 전압, 전류 변동 또는 기타 일반적인 외부 조건으로 인해 변경되지 않습니다. 주요 기능은 전기 에너지 저장, 필터링, 결합, 그리고 바이패스 등이 포함됩니다.

2. 구조와 원리

구조

흔히 볼 수 있는 세라믹 커패시터를 예로 들어보겠습니다. 이는 주로 세라믹 다이일렉트릭, 전극, 그리고 포장 재료로 구성됩니다. 세라믹 다이일렉트릭은 커패시턴스 값과 다른 특성을 결정하는 핵심 부품입니다. 전극은 일반적으로 금속 재료(예: 은, 팔라듐 등)로 만들어져 전하를 끌어내는데 사용됩니다. 포장 재료는 내부 구조를 보호하는 역할을 합니다.

원리

커패시터는 전기장을 통해 전기 에너지를 저장하는 원리로 작동합니다. 커패시터의 두 극에 전압을 걸면, 두 극에 전하가 축적되어 전기장이 형성됩니다. 전기장의 에너지는 전기 에너지 형태로 커패시터에 저장됩니다. 고정 커패시터의 경우, 그 커패시턴스의 크기는 주로 두 판의 면적, 판 간 거리, 그리고 판 사이 매질의 유전율에 의해 결정됩니다. 공식 c=εs/d (여기서 C는 커패시턴스, ε은 유전율, S는 판 면적, d는 판 간격)에 따르면, 고정 커패시터에서는 제조 후 이러한 매개변수들이 기본적으로 고정되어 있어 커패시턴스 값이 일정하게 유지됩니다.

3. 분류 및 적용

분류

• 세라믹 커패시터: 작은 크기, 우수한 고주파 성능, 상대적으로 높은 안정성을 특징으로 합니다. Class I (온도 보상형), Class II (고유전율형), Class III (반도체형)으로 나뉩니다. Class I 세라믹 커패시터는 고주파 진동 회로, 정밀 기기, 그리고 매우 높은 커패시턴스 안정성이 요구되는 장소에서 자주 사용됩니다. Class II 세라믹 커패시터는 바이패스, 필터링 등 일반 회로에 적합합니다.

• 전해 커패시터: 알루미늄 전해 커패시터와 탄탈륨 전해 커패시터로 나뉩니다. 알루미늄 전해 커패시터는 큰 커패시턴스를 가지지만 비교적 큰 누설 전류를 가지고 있습니다. 주로 저주파 필터링, 전원 스무딩 등에 사용됩니다. 탄탈륨 전해 커패시터는 알루미늄 전해 커패시터보다 성능이 더 좋으며, 전원 회로, 신호 결합 등 더 높은 요구사항이 있는 장소에서 널리 사용됩니다.

• 필름 커패시터: 폴리에스터 필름 커패시터, 폴리프로필렌 필름 커패시터 등을 포함합니다. 폴리에스터 필름 커패시터는 일반 전자 장치의 DC 및 저주파 AC 회로에서 자주 사용됩니다. 폴리프로필렌 필름 커패시터는 낮은 손실과 우수한 절연 성능이라는 장점으로 고주파 회로와 고전압 회로에서 널리 사용됩니다.

응용

• 전원 회로: 전원 공급 장치의 정류 및 필터 회로에서, 전해 커패시터는 DC 출력 전압을 평활화하고 정류 후의 리플을 필터링하는데 사용됩니다. 예를 들어, 컴퓨터 전원 공급 장치에서 대용량 전해 커패시터는 전원 출력의 전압 변동을 효과적으로 줄이고 컴퓨터의 다양한 구성 요소에 안정적인 전원을 제공할 수 있습니다.

• 결합 회로: 오디오 증폭 회로에서, 커패시터는 오디오 신호를 결합하는 데 사용됩니다. 예를 들어, 두 단계의 오디오 증폭기 사이에서, 커패시터는 이전 증폭기 단계의 출력 신호를 다음 증폭기 단계의 입력으로 결합합니다. 동시에, DC 신호는 차단되고 AC 오디오 신호만 통과하여, 오디오 신호의 효과적인 전송 및 증폭이 가능합니다.

• 진동 회로: 라디오 송수신 장치의 진동 회로에서, 세라믹 커패시터나 필름 커패시터와 같은 고정 커패시터, 인덕터 등의 구성 요소와 함께 진동 루프를 형성하여 안정적인 고주파 진동 신호를 생성합니다. 예를 들어, 라디오의 로컬 오실레이터 회로에서, 고정 커패시터와 인덕터는 진동 주파수를 결정하여, 라디오가 특정 주파수의 방송 신호를 수신할 수 있게 합니다.