일렉

현재 사용되고 있는 전해 콘덴서는 대부분 알루미늄 전해 콘덴서입니다.알루미늄 필름 표면에 산화피막을 만들어서 이것을 양극(플러스)로 하고 있습니다. 산화막의 비유전율이 매우 높으므로 소형이면서도 대용량을 만들 수 있습니다.대부분 프린트 기판에 보급되고 있으므로 세로형의 외형이 많아졌지만 아직 리드단자가 좌우 양쪽에 나와 있는 모형이나 블록형도 사용되고 있습니다.구조는 두루마리형이 일반적입니다. 산화막을 붙인 플러스 전극과 마이너스 전극 사이에 페이스트 모양의 전해액을 끼우고 바깥쪽에 절연 종이를 붙여 둘둘 감아서 용량이 커지도록 하고 있습니다. 정격 사용 전압의 범위는 수 V에서부터 500V정도이므로 그다지 높지 않은데 전압 변동 서지 전압 등을 잘 고려하여 조금 여유를 가지고 사용하지 않으면 절연 파괴를 일으킬 위험이 있습니다. 용량의 범위는 1uF정도에서 수만uF정도로 누설은 약간 크고 용량 오차도 경우에 따라서는 20%에서 50%정도 됩니다. 결합 콘덴서,디커플링 콘덴서, 평활 콘덴서등 저주파나 직류회로에 적합한 콘덴서입니다. 두개 이상의 콘덴서를 한개의 케이스에 넣은 것이 블록 콘덴서입니다.접지는 공통으로 되어 있지만 플러스쪽 단자는 콘덴서의 수만큼 나와 있습니다.

탄탈 전해 콘덴서는 알루미늄 전해 콘덴서에 비해서 전기 특성을 비롯한 모든 점에서 우수한것이 바로  탄탈콘덴서입니다. 탄탈은 도체이지만 산화물이 되면 우수한 절연체로 됩니다. 이 탄탈을 산화시켜서 양극으로 하고 유전체로 한 것이 탄탈 전해 콘덴서입니다. 탄탈 전해콘덴서는 습식 탄ㄹ이 있는데 전해 콘덴서 중에서 가장 누설 전류가 낮은 콘덴서이고

같은 모양을 하고 있습니다. 그러나 전해액의 누설을 방지하기 위해 음극쪽에 은케이스를 사용하고 또 양극에 값이 싸게 소결시킨 탄탈을 사용하므로 가격이 높다는 결점이 있습니다. 따라서 고신뢰도의 회로나 고성능을 요하는 회로에 사용됩니다. 그리고 건식 탄탈이 있는데 건식 탄탈 콘덴서는 소형이며 용량이 크고 알루미늄 전해 콘덴서에 비해서 온도 특성도 뛰어납니다. 또 고주파 특성에도 뛰어나므로 몇MHz 정도의 결합 콘덴서나 바이패스 콘덴서로서 사용할 수 있습니다. 건식 탄탈은 고체 탄탈이나 솔리드 콘덴서라고 부르는데서도 알수있듯이 전해액을 사용하지 않고 2산화망간을 고체 전해질로서 사용하고 있습니다. 누설 전류가 작으므로 저잡음을 요하는 프리 앵프의 앞부분 등 결합 콘덴서로 사용됩니다. 사용할 때는 절대로 역전압을 걸면 안되고 가급적 하이 리플인 회로는 피해야합니다. 또는 떨어뜨리거나 부딪치는 등 기계적 충격에 약하므로 취급시 주의해야합니다.

견고한 마일러 콘덴서는 스티롤 콘덴서와 마찬가지로 플라스틱 필름 콘덴서입니다. 유전체는 기계적으로 강하고 내열,내한에 우수한 텔레프탈산 폴리에스테르를 사용하고 있습니다. 이는 매우 견고한 콘덴서이지만 스티롤 콘덴서보다 고주파 특성에서 떨어집니다. 사용 주파수 범위는 몇100Hz에서 10MHz정도까지 입니다. 용량은 10pF에서 1uF정도까지이며 너무 큰 용량은 만들수없습니다. 정격 사용 전압은 약 500V이하가 됩니다. 모양은 사각형이며 한 방향으로 리드선이 나와 있습니다. 최근에는 페이퍼 콘덴서보다 특성이 좋고 가격도 저렴하여 대량으로 생산되기 때문에 일반 통신기,라디오,TV등에 많이 사용되고 잇습니다. 마일러 콘덴서는 폴리에틸렌 텔레프타트를 유전체로 한 금속화 플라스틱 적층필름 콘덴서의 외형입니다. 이것은 난연성의 직육면체 플라스틱 케이스에 수납하여 고내습성의 수지로 몰드되어 있습니다. 이 콘덴서는 소형으로 아주 가볍고 용량의 정밀도도 높으며 J급에서 K급까지 있습니다. 용량의 범위는 1000pF에서 10uF의 사이입니다. 특히 내펄스 특성에 우수하며 자기 회복성이 있습니다. 그리고 칩 콘덴서가 잇는데 기기의 평면 실장의 밀도를 높이기 위해서 콘덴서나 저항기와 마찬가지로 칩화가 이루어져 왔습니다. 고정 콘덴서의 대부분이 칩화되어 아주 작은 직사각형모양을 하고 있습니다.칩콘덴서는 내부 전극이 얇은 유전체를 수많이 겹친 다층 구조로 되어 있으며 형태가 작으면서 비교적 큰 정전 용량을 얻을 수 있습니다. 외부 전극에는 납땜에 의한 부식을 방지하기위해 배리어 층의 코팅 저리가 되어 있으며 납땜성에 많이 우수합니다. 저항기나 콘덴서 등의 칩화에 박차를 가하고 있었던것은 플로/리플로라고 불리는 자동 납땜 기술입니다.

대용량의 전해 콘덴서는 다들 많이 들어보셨을겁니다. 순도가 높은 알루미늄 표면에 전해 작용으로 산화막을 만들고 이것을 유전체로서 이용하는 콘덴서를 말합니다. 산화막은 대단히 얇고 소형으로 대용량의 콘덴서를 만드는데 적합하지만 절연 저항이 작으므로 절연 파괴나 누전등이 발생되는 결점이 있습니다. 따라서 전극을 떼어 놓은 목적으로 전해액이나 전해질 페이스트를 적신 종이를 사이에 끼웁니다. 산화막이 붙어 있는 쪽을 플러스로 하면 전류가 흐르지 않지만 반대로하면 대전류가 흘러서 파손되는 경우가 생깁니다.이러한 이유로 인하여 리드선은 플러스,마이너스의 구별이 있으며 극성이 있는 것이 전해 콘덴서의 가장 큰 특징입니다 그러나 교류에서 사용될 경우도 있으므로 역극성으올 2개의 전해 콘덴서를 연결한 무극성 콘덴서도 있습니다.또한 소형으로 대용량을 만들 수 있으므로 전원 회로의 필터나 단사이의 커플링에 없어서는 안되는 콘덴서입니다.

마이카 콘덴서란 마이카(운모)를 유전체로 사용하는 콘덴서를 말합니다. 마이카는 면적이 큰 것이 그다지 없으므로 여러 장에서 몇십장의 마이카와 알루미늄박을 포개어 눌러서 콘덴서로 사용합니다. 바깥쪽은 습기를 막기 위한 수지로 굳혀잇고 직육면체를 하고 있으며 양끝에는 리드선이 나와 있습니다.용량이 너무 큰것은 불가능하므로 3pF에서0.01uF정도의 범위를 가지고 있습니다. 마이카 콘덴서는 내압,내열 모두 우수하지만 최근에는 개량된 자기 및 플라스틱 콘덴서가 싸고 대량으로 생산되므로 마이카 콘덴서가 이용되는 경우가 줄어들고있습니다. 따라서 일반 기기용으로서는 그다지 사용되지 않고 주로 통신기기나 측정기에 사용되고있습니다. 천연 마이카는 매우 안정되어 있지만 유전체로서 사용할때 고착 불량이나 특성 불균일이 생기므로 많은 개량이 요구되고 있습니다. 이결점을 개량한것이 실버드 마이카 콘덴서입니다. 이것은 마이카의 양면에 은 전극을 구워붙인 것으로 다른것보다 성능이 훨씬 뛰어납니다.

정밀도나 고주파 특성에 우수한 스티롤 콘덴서는 폴리스티롤의 플라스틱 필름을 유전체로 한 콘덴서를 말합니다. 한 방향으로 리드선을 2개 빼는 것과 양끝에서 1개씩 빼는 것이 있습니다. 이것은 투명한 플라스틱으로 굳혀져있기 때문에 내부의 전극이 훤히 보입니다. 구조적으로는 다른 페이퍼 콘덴서나 전해 콘덴서와 같으나,플라스틱 필름에 금속 전극을 포개어 빙빙감아 만들고 끝을 녹여서 굳은 다음에 밀봉하기 때문에 안전합니다. 절연 저하이 높고 유전체 손실이 적다는 우수한 성질이 있으며 또한 온도 계수도 일정하고 용량의 정밀도도 플러스마이너스5%까지 얻을수있습니다. 따라서 고주파 회로, 발진 회로,이퀄라이저 등의 특성 보상 회로에 사용하는데 적합합니다. 이것은 상당히 우수한 콘덴서이지만 벤졸,시너,플랙스등의 유기 화학물에 약하므로 이런 종류에 접촉되면 금방 녹아 버립니다. 또 스티롤 필름의 윰점이 약120도로 낮으므로 납땜할때 인두 끝이 닿지 않도록 주의해야합니다.

고주파 특성온도보상에 우수한 콘덴서는 세라믹 콘덴서입니다.비유전율이 큰 산화티탄 등의 자기를 유전체로 사용한 콘덴서로서 많은 제품의 외형과 모양이 메이커에 따라서 여러가지가 있습니다. 일반적인 구조는 자기 원판을 끼워서 은전극이 쌍벽을 이루므로 대단히 높은 주파수까지 사용할 수 있습니다. 소형에 비해 비교적 용량이 크고1pF에서부터 1.5uF정도의 범위까지 만들어지고있습니다. 정격 사용 전압은 25V에서 500V정도입니다. 고유전율의 티탄산바륨을 사용하고 있는 콘덴서는 온도 변화에 따라서 유전율이 변하기 때문에 용량변화를 일이키는 결점이 있슷비낟. 한편 산화티탄게의 세라믹 콘덴서는 산화티탄의 조성을 임의로 선택함에 따라 정이나 부의 온도 계수를 얻을 수 있기 때문에 온도변화에 따른 용량 변화를 반대로 유리하게 이용함으로서 온도 보상용 콘덴서로 이용되고있습니다.최근 세라믹 콘덴서는 여러 가지 형상의 제품이 나돌고 있어서 전기 제품의 고밀도 실장을 가능하게 하고 있습니다. 일예로 사진에 나타낸 것처럼 형상의 리드 치수가 2.54mm피치와5.08mm피치의 중,고 유전율계의 세라믹 콘덴서가 있습니다. 고유전율계 세라믹 콘덴서는 용량의 안정성이 그다지 중요하지 않은 용도 쪽에 중유전율계 세라믹 콘덴서는 커플링이나 디커플링 등 용량 안정성과 손실이 그렇게 중요하지 않은 용도쪽으로 사용되고 있습니다. 현재 세라믹의 기술은 해마다 진보고 있으므로 더욱 우수한 세라믹 콘덴서가 많이 나올것입니다.

자기 회복 작용을 가진 콘덴서 MP콘덴서는 페이퍼 콘덴서의 일종으로 더욱 발전하여 성능이 훨씬 향상되었습니다. 구조도 페이퍼 콘덴서와 같지만 알루미늄박 전극 대신 콘덴서 페이퍼에 직접 아연을 증착시켜서 금속화하고 그것을 2장 겹쳐서 감고있습니다. 이와 같이 개량에 의해서 같은 용량의 페이퍼 콘덴서의 1/3정도 크기로도 충분한 소형 콘덴서를 만들수있게 되었습니다. 정격 사용 전압의 범위는 50V에서10000V정도이며 용량의 범위도 1000pF에서 10uF정도입니다. MP콘덴서의 가장 큰 특징은 자기회복 작용이 있다는 것입니다. 이것은 정격 전압 이상의 전압을 가하였을때 부분적으로 파괴가 생겨도 그 파괴된 부분의 전극이 산화물로 되었다가 다시 자기 스스로 절연을 회복한다는것입니다. 이러한 특징으로 결합 콘덴서 뿐만 아니라 펄스 모양의 높은 전압이 순간적으로 가해지는 경우가 있는 사이리스터나 트라이액 회로 등에 사용되기도합니다.

콘덴서 구조와 작용에 대해 알아보겠습니다.콘덴서는 축전기라고 하며 2개의 금속판을 서로 향하게 하여 그 사이에 공기등의 절연물을 끼워서 전기를 저축하게 한것으로 원리적으론 간단합니다. 2개의 금속판(전극)사이에 직류 전원을 연결하여 전원의 음극에 저장된 부(-)의 전기를 유출하여 금속 전극으로 집진됩니다. 이렇게 되어 전원의 음극의 부(-)의 전기가 감소하므로 전원의 양극측에 연결된 금속 전극 안의 자유 전자(부)가 전원측으로 이동하여 갑니다. 이와 같이 자유 전자가 이동한 때에 순간적이나 전류가 흐르게 됩니다.이 두개의 금속 전극을 전원에 연결할 때에는 어느 정부의 전기가 동일한 양으로 별도 전기의 성질을 나타내지 않으나 전원을 연결한 순간에 부의 전기를 갖은 자유 전자가 이동하여 아래측의 전극에 부의 저기가 저장되어 위측의 전극에는 없게된 부의 전기량 정도로 정(+)의 전기가 많게 됩니다. 콘덴서의 전극간에 교류 전원을 연결하면 펌프로 물을 움직이는 경우의 예를 생각한다면 먼저 피스톤이 실선의 화살 방향으로 팽창한다 그러면 물ㄹ도 이 방향으로 흘러서 피스톤의 운동 방햐이 역이 되어 물이 반대 방향으로 또 흐르면 고무막도 원상태로 복귀하기 시작하고 점차로 반대측으로 팽창하여 파선으로 지시하는 모양이 됩니다. 콘덴서는 이 고무막의 탄성과 흡사한 성질이 있습니다. 여기서 콘덴서에 전압이 가해지면 전원과 역방향의 힘이 나타나서 정,부의 전기가 중화하려고 합니다. 즉 원래의 전원과 반대 방향의 전압이 나타나게됩니다.

정전용량은 콘덴서가 전기를 저축할수있는 능력을 정전 용량 또는 단순하게 용량이라고 합니다. 이 정전 용량은 콘덴서의 모양이 동일하여도 전극간의 절연물의 종류에 따라서 다릅니다. 예로서 마이카나 자기를 사용하면 정전용량이 공기일때의 6배 정도로 증가합니다. 또한 절연물이 동일 할때는 전극간의 간극이 적을 수록 또는 대향 면적이 클수록 정전 용량이 증가합니다 1A의 전류가 1초간 흐를 때에 운반한 전기량을 1쿨롱(C)이라고 합니다. 콘덴서에 1V의 전압을 하여 1C의 전기가 저장된 경우 그 콘덴서의 정전 용량은 1패럿(ㄹ)로 규정하고 있습니다. 따라서 콘덴서에 가한 전압을 E(V) 저장된 전기량을 Q(C) 정전 용량을 C(F)로하면C=Q- E(F),     Q=CxE(C)가 성립됩니다. 정전 용량의 단위가 1(F)에서는 너무나 크므로 이것에 100만분의1에 해당하는 1마이크로 패럿(uF)이란 단위를 사용합니다. 콘덴서의 종류에는 가변 콘덴서(바리콘),고정콘덴서,마이카 콘덴서, 전해 콘덴서,탄탈 콘덴서,세라믹콘덴서,플라스틱 필림 콘덴서가 있습니다. 가변콘덴서는 보통 바리콘이라고 부릅니다. 

구조는 회전축에 부착한 반원형의 회전판을 움직여서 외부틀에 부착된 고정판과의 대향면적을 변화시켜서 정전 용량을 가감할수가 있습니다. 트리머는 보조 콘덴서로 주 콘덴서에 병렬로 연결되어 있는 반고정 콘덴서입니다. 라디오의 동조 회로에는 폴리바리콘을 사용합니다. 전극간에 폴리에틸렌 등의 플라스틱 필림을 넣어 간격을 좁게하여 소형으로 만들어놨습니다. 고정 콘덴서는 페이퍼 콘덴서 그리고 MP(금속화 종이)콘덴서가 있습니다. 페이퍼 콘덴서는 얇은 종이 사이에 알루미늄박을 끼우고 파라핀 등을 침지시켜서 원통형의 종이 케이스에 수용한 것으로 가장 일반적인 것입니다.온도에 약한 결점이 있습니다.MP콘덴서는 절연지의 편면에 금속을 증착시킨것을 중복하여 감은 것으로 체적이 종이 콘덴서입니다. 어떤 원인으로 절연파괴가 생겨도 그 부분의 금속이 열로 인하여 증발하기 때문에 계속 사용이 가능하다는 특징이 있습니다.마일러 콘덴서는 알루미늄박과 마일러(운모)를 조합시킨 것으로 특성이 좋은 콘덴서이나 트랜지스터용에는 형이 비교적 크기 때문에 별로 사용되지 않습니다. 전해 콘덴서 알루미늄박의 표면에 전해로 산화 피막을 만들고 전해질을 침지시킨 종이를 끼워서 감은 것입니다.

직류 전용으로 대용량의 것을 얻을 수가 있습니다.사용할때에는 전극을 반대로 하지 않게 주의를 해야합니다. 주로 정류회로나 저주파회로에 사용됩니다.탄탈 콘덴서는 전해 콘덴서의 일종으로 알루미늄박 대신에 탄탈의 산화 피막을 유전체로하여 사용한것이며 소형 대용량의 것도 만들며 온도특성이 우수해서 다른 콘덴서와 비교하여 비싸다는것이 결점입니다.세라믹(자기)콘덴서는 산화티탄이나 티탄산 볼륨의 양면에 금속을 소결하여 붙인 것으로 소형이며 염가이고 트랜지스터 회로의 대표적 콘덴서입니다.티탄콘은1pF에서 500pF정도의 것으로 온도에 강하고 티탄바리는 0.001uF에서 0.5uF정도까지 다수가 사용되고 있으나 온도나 주파수 특성이 나쁩니다. 마지막으로 플라스틱 필림 콘덴서는 폴리스티롤이나 폴리에틸렌등의 얇은 필림과 알루미늄박을 중복하여 감아서 만든것입니다. 온도에 강하고 절연 저항이 높은 고급품으로 고주파에서의 특성이 약간 저조합니다. 절연물이 다르며 스티롤 콘덴서마일러 콘덴서라고도 부릅니다.

콘덴서는 절연체라고 하는 절연물질로 분리시킨 2개의 전도성 금속판으로 구성된 전기장치입니다라고 인터넷이나 공부하는 책에 적혀있을것입니다. 콘덴서는 각각의 용량, 내전압,주파수특성,누설전료,내부저항등의 특징이 있기때문에 특성에 맞는 종류를 잘 선택하여 사용해야한다라고 인터넷에 나와있습니다. 실제 부품들도 위 이미지와 똑같이 생겼고 각 콘덴서마다 제각기 하는역활은 틀리나 거의 비슷하다고 봅니다. 단지 용량과 내전압 주파수필터역활?정도라고 전 생각합니다.

하지만 실제로 회로를 보고 그대로 만든다거나 회로를 꾸밀대는 콘덴서의 특성을 고려하지 않는다??? 혹은 이미 회로책등을 보고 만들기때문에 이미 회로가 나와있는상태로 우리는 따라 만드는것이기에 어디에 정확하게 쓰이는지는 찾기 힘들뿐입니다. 그래서 각 콘덴서의 종류에 따라 하는 역활정도부터 암기하고 예를들어 이러한경우에 이런 콘덴서 저런콘덴서가 들어가야한다고 생각하고 회로를 꾸미는것이 아마도 속편할듯합니다.일단 콘덴서는 극성이 있는것과 없는것들이 있습니다. 콘덴서의 특징중하나가 필터역활하는것입니다. 저주파를 걸러내는 필터역활이나 고주파를 걸러내는 필터역활 그리고 극성이 있는것은 충방전을 하기도 합니다. 어떤것들은 콘덴서가 가변이되는것들도 있습니다. 그리고 고압을 다루는곳에선 내압이 아주 센 콘덴서를 쓰기도합니다.

그리고 콘덴서를 보면 정전용량과 정격전압이 나와있는데요 정전용량이라는것은 전하를 저장할수있는 능력을 나타내는 물리량이라고하는데 그냥 전기를 얼마만큼 충전해놓는다고 생각하시는게 편할듯합니다. 보통 옛날 라디오같은것들은 콘덴서가 필터로 많이 쓰였고 어떤회로에 전류가 흐를때 노이즈를 잡을때 마찬가지로 콘덴서가 쓰였습니다.하지만 콘덴서로 노이즈를 잡는것도 한계가 있습니다.특히 직류전류보다 교류전류에서 노이즈가 더 심하게 발생하는데 이를 잡기위에서 콘덴서와 코일로 노이즈를 잡았습니다.노이즈라는것은 단순하게 잡음같은것과 같다고 생각하시면 될거같습니다.

작은 전압을 정전용량을 높여서 고압으로 만들수있는것이 콘덴서입니다. 혹은 교류전압을 다이오드로 평활시켜 콘덴서를 지나면 완벽하진 않지만 그래도 직류효과를 낼수있겠끔만들어내는것이 콘덴서입니다.다시한번 위 이미지를 보시면 전해콘덴서와 탄탈콘덴서가 있는데 이 둘은 전하량 축적을 하는용도 전해콘덴서보단 탄탈콘덴서가 전기축적기능이 우수한 것이라 생각하십면 되겠습니다. 마일러콘덴서나 세라믹콘덴서는 거의 필터용으로 많이 쓰입니다.적층 세라믹 콘덴서같은경우는 내압이 쎈것들이 많아서 고전압이 흐르는곳에 많이 쓰입니다.이를 테면 전기는 축적해야하고 전압은 쌔면 전해콘덴서나 탄탈콘덴서를 쓰기엔 부적합 합니다. 이렇게 콘덴서 쓰임을 잘 선택하셔서 회로를 꾸미는것도 중요합니다. 오늘은 여기까지 포스팅하겠습니다.