모든 전기 부품과 마찬가지로 커패시터는 신뢰성과 적절한 회로 작동을 위해 반드시 준수해야 할 한계가 있습니다.
커패시터 작동 전압
작동 전압 : 커패시터는 절연체(유전체)로 분리된 두 개의 도체 에 불과하므로 허용되는 최대 전압에 주의해야 합니다. 전압이 너무 많이 인가되면 유전체 재료의 "파괴" 정격을 초과하여 커패시터가 내부적으로 단락될 수 있습니다.
커패시터 극성
극성 : 일부 커패시터는 한 극성에서만 인가된 전압을 견딜 수 있고 다른 극성에서는 견딜 수 없도록 제조됩니다. 이는 구조 때문입니다. 유전체는 제조 중에 DC 전압에 의해 플레이트 중 하나에 증착된 미세한 얇은 절연층입니다. 이를 전해 커패시터 라고 하며 극성이 명확하게 표시되어 있습니다.
전해 커패시터에 전압 극성을 역전시키면 초박형 유전체 층이 파괴되어 장치가 망가질 수 있습니다. 그러나 유전체의 얇음으로 인해 비교적 작은 패키지 크기에서 매우 높은 정전용량 값을 허용합니다. 같은 이유로 전해 커패시터는 다른 유형의 커패시터 구조에 비해 전압 정격이 낮은 경향이 있습니다.
커패시터 등가 회로
등가 회로: 커패시터의 플레이트에는 약간의 저항이 있고 유전체는 완벽한 절연체가 아니므로 "완벽한" 커패시터라는 것은 없습니다. 실제로 커패시터는 직렬 저항 과 병렬(누설) 저항을 모두 가지고 있으며 순수 용량성 특성과 상호 작용합니다.
다행히도 매우 작은 직렬 저항과 매우 높은 누설 저항을 갖는 커패시터를 제조하는 것은 비교적 쉽습니다!
커패시터 물리적 크기
전자 분야의 대부분 응용 분야에서 최소 크기는 구성 요소 엔지니어링의 목표입니다. 더 작은 구성 요소를 만들 수 있을수록 더 많은 회로를 더 작은 패키지에 내장할 수 있으며 일반적으로 무게도 줄어듭니다. 커패시터의 경우 장치의 최소 크기에 대한 두 가지 주요 제한 요소가 있습니다. 작동 전압과 정전 용량입니다 . 그리고 이 두 요소는 서로 반대되는 경향이 있습니다. 유전체 재료에 대한 주어진 선택에 대해 커패시터의 전압 정격을 높이는 유일한 방법은 유전체의 두께를 늘리는 것입니다. 그러나 앞서 살펴본 것처럼 이는 정전 용량을 감소시키는 효과가 있습니다. 플레이트 영역을 늘리면 정전 용량을 다시 높일 수 있습니다. 그러나 이렇게 하면 장치가 더 커집니다. 이것이 크기만으로 커패시터의 정격을 패럿으로 판단할 수 없는 이유입니다. 주어진 크기의 커패시터는 정전 용량이 비교적 높고 작동 전압이 낮을 수 있으며, 그 반대의 경우도 있고 두 극단 사이에서 어느 정도 타협할 수 있습니다. 예를 들어 다음 두 사진을 살펴보겠습니다.
이것은 물리적으로 상당히 큰 커패시터이지만, 용량 값이 매우 낮습니다: 2µF에 불과합니다. 그러나 작동 전압은 매우 높습니다: 2000볼트! 이 커패시터를 판 사이에 더 얇은 유전체 층을 갖도록 재설계하면, 용량을 최소한 백 배 증가시킬 수 있지만 작동 전압을 상당히 낮추는 대가를 치러야 합니다. 위의 사진을 아래의 사진과 비교해보세요. 아래 사진에 표시된 커패시터는 전해 장치로, 위의 사진과 크기는 비슷하지만 용량과 작동 전압 값이 매우 다릅니다.
더 얇은 유전체 층은 훨씬 더 큰 정전용량(20,000 µF)과 엄청나게 낮아진 작동 전압(연속 35볼트, 간헐적 45볼트)을 제공합니다.
다음은 다양한 커패시터 유형의 샘플입니다. 모두 이전에 표시된 단위보다 작습니다.
전해 및 탄탈륨 커패시터는 분극 (극성에 민감)되어 있으며 항상 그렇게 표시됩니다. 전해 유닛은 케이스에 화살표 기호로 구분된 음극(-) 리드가 있습니다. 일부 분극 커패시터는 양극 단자를 표시하여 극성을 지정합니다. 세로로 표시된 대형 20,000µF 전해 유닛은 양극(+) 단자에 "플러스" 표시가 있습니다. 세라믹, 마일라, 플라스틱 필름 및 공기 커패시터는 이러한 유형이 비극극 (극성에 민감하지 않음)이기 때문에 극성 표시가 없습니다.
커패시터는 전자 회로에서 매우 흔한 구성 요소입니다. 다음 사진을 자세히 살펴보세요. 인쇄 회로 기판에 "C"로 표시된 모든 구성 요소는 커패시터입니다.
이 회로 기판에 표시된 일부 커패시터는 표준 전해 커패시터입니다.C 30 (기판 상단, 중앙) 및 C 36 (왼쪽, 상단에서 1/3)입니다. 일부는 탄탈륨 이라고 하는 특수한 종류의 전해 커패시터인데 , 이는 판을 만드는 데 사용된 금속 유형이기 때문입니다.탄탈륨 커패시터는 물리적 크기에 비해 상대적으로 높은 정전용량을 갖습니다.위에 표시된 회로 기판의 다음 커패시터는 탄탈륨입니다.C 14 (C 30 의 바로 왼쪽 아래 ), C 19 (C 30 아래에 있는 R 10 바로 아래 ), C 24 (기판의 왼쪽 아래 모서리), C 22 (오른쪽 아래).
이 사진에서는 훨씬 더 작은 커패시터의 예를 볼 수 있습니다.
이 회로 기판의 커패시터는 공간을 절약하기 위해 모든 저항과 마찬가지로 "표면 실장 장치"입니다. 구성 요소 라벨링 규칙에 따라 커패시터는 문자 "C"로 시작하는 라벨로 식별할 수 있습니다.