커패시터의 종류

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커패시터의 종류

시중에는 매우 다양한 유형의 커패시터가 있으며 각 커패시터에는 고유한 특성과 용도가 있습니다.

사용 가능한 커패시터 유형은 발진기 또는 무선 회로에 사용되는 매우 작은 섬세한 트리밍 커패시터부터 고전압 전력 보정 및 평활 회로에 사용되는 대형 전력 금속 캔 유형 커패시터까지 다양합니다.

서로 다른 유형의 커패시터 간의 비교는 일반적으로 플레이트 사이에 사용되는 유전체와 관련하여 이루어집니다. 저항기와 마찬가지로 라디오 또는 "주파수 튜닝" 유형 회로에 사용하기 위해 정전용량 값을 변경할 수 있는 다양한 유형의 커패시터도 있습니다.

상업용 유형의 커패시터는 파라핀 함침 종이나 마일라(Mylar)의 얇은 시트를 유전체 재료로 엮은 금속 호일로 만들어집니다. 일부 커패시터는 튜브처럼 보입니다. 이는 금속 호일 플레이트가 원통형으로 말아서 그 사이에 절연 유전 물질이 끼워진 작은 패키지를 형성하기 때문입니다.

소형 커패시터는 종종 세라믹 재료로 제작된 후 에폭시 수지에 담가 밀봉됩니다. 어느 쪽이든, 커패시터는 전자 회로에서 중요한 역할을 하므로 여기에 사용 가능한 몇 가지 "일반적인" 유형의 커패시터가 있습니다.

 

유전체 커패시터

유전체 커패시터는 일반적으로 송신기, 수신기 및 트랜지스터 라디오를 튜닝하는 데 필요한 정전용량의 지속적인 변화가 있는 가변 유형입니다. 가변 유전체 커패시터는 고정 플레이트 세트(고정자 베인)와 고정 플레이트 사이에서 이동하는 가동 플레이트 세트(회전자 베인)로 구성된 다중 플레이트 공기 간격 유형입니다.

고정 플레이트에 대한 이동 플레이트의 위치에 따라 전체 정전 용량 값이 결정됩니다. 정전 용량은 일반적으로 두 세트의 플레이트가 완전히 맞물려질 때 최대가 됩니다. 고전압형 튜닝 커패시터는 플레이트 사이의 간격이나 공극이 상대적으로 크고 항복 전압이 수천 볼트에 이릅니다.

가변 커패시터 기호

연속 가변 유형의 커패시터뿐만 아니라 트리머(Trimmer) 라는 사전 설정 유형 가변 커패시터도 사용할 수 있습니다 . 이 장치는 일반적으로 작은 드라이버를 사용하여 특정 정전 용량 값으로 조정하거나 "사전 설정"할 수 있는 소형 장치이며 500pF 이하의 매우 작은 정전 용량으로 제공되며 무극성입니다.

필름 콘덴서 유형

필름 커패시터는 모든 유형의 커패시터 중에서 가장 일반적으로 사용 가능하며 유전 특성에 차이가 있는 상대적으로 큰 커패시터 제품군으로 구성됩니다. 여기에는 폴리에스테르(마일라), 폴리스티렌, 폴리프로필렌, 폴리카보네이트, 금속 종이, 테플론 등이 포함됩니다. 필름 유형의 커패시터는 커패시터의 실제 유형과 전압 정격에 따라 최소 5pF에서 최대 100uF까지의 정전 용량 범위로 제공됩니다. 필름 커패시터는 다음과 같은 다양한 모양과 케이스 스타일로도 제공됩니다.

• 랩 앤 필(타원형 및 원형)   – 커패시터를 단단한 플라스틱 테이프로 감싸고 끝 부분을 에폭시로 채워 밀봉합니다.
• 에폭시 케이스(직사각형 및 원형)   – 커패시터가 성형 플라스틱 쉘에 싸여 있고 에폭시로 채워져 있습니다.
• 금속 밀폐형(직사각형 및 원형)   - 커패시터가 금속 튜브 또는 캔에 싸여 있고 다시 에폭시로 밀봉됩니다.

위의 모든 케이스 스타일은 축형 및 방사형 리드 모두에서 사용할 수 있습니다.

폴리스티렌, 폴리카보네이트 또는 테플론을 유전체로 사용하는 필름 커패시터를 "플라스틱 커패시터"라고도 합니다. 플라스틱 필름 커패시터의 구성은 종이 필름 커패시터의 구성과 유사하지만 종이 대신 플라스틱 필름을 사용합니다.

함침지 유형에 비해 플라스틱 필름 유형의 커패시터의 주요 장점은 고온 조건에서 잘 작동하고 공차가 더 작으며 서비스 수명이 매우 길고 신뢰성이 높다는 것입니다. 필름 커패시터의 예로는 아래와 같이 직사각형 금속화 필름과 원통형 필름 및 호일 유형이 있습니다.

방사형 리드 유형

축 리드 유형

필름 및 호일 유형의 커패시터는 유전 물질을 함께 끼워 넣은 얇은 금속 호일의 길고 얇은 스트립으로 만들어지며 단단한 롤로 감겨진 다음 종이 또는 금속 튜브에 밀봉됩니다.

 

필름 콘덴서

이러한 필름 유형은 필름이 찢어지거나 구멍이 나는 위험을 줄이기 위해 훨씬 더 두꺼운 유전체 필름이 필요하므로 정전 용량 값이 낮고 케이스 크기가 더 큰 경우에 더 적합합니다.

금속화 포일 커패시터는 금속화 전도성 필름을 유전체의 각 측면에 직접 분사하여 커패시터 자가 치유 특성을 제공하므로 훨씬 더 얇은 유전체 필름을 사용할 수 있습니다. 이는 주어진 정전용량에 대해 더 높은 정전용량 값과 더 작은 케이스 크기를 허용합니다. 필름 및 호일 커패시터는 일반적으로 더 높은 전력과 보다 정밀한 응용 분야에 사용됩니다.

세라믹 유형의 커패시터

일반적으로 세라믹 커패시터 또는 디스크 커패시터 라고 불리는 것은 작은 도자기 또는 세라믹 디스크의 양면을 은으로 코팅한 다음 서로 쌓아서 커패시터를 만드는 방식으로 만들어집니다. 매우 낮은 정전 용량 값의 경우 약 3-6mm의 단일 세라믹 디스크가 사용됩니다. 세라믹 커패시터는 높은 유전 상수(High-K)를 가지며 작은 물리적 크기에서 비교적 높은 정전 용량을 얻을 수 있습니다.

세라믹 커패시터

온도에 대한 커패시턴스의 큰 비선형 변화를 나타내며 결과적으로 무극성 장치이므로 디커플링 또는 바이패스 커패시터로 사용됩니다. 세라믹 커패시터의 값은 수 피코패럿에서 1~2 마이크로패럿( μF )에 이르지만 정격 전압은 일반적으로 매우 낮습니다.

세라믹 유형의 커패시터에는 일반적으로 피코 패럿 단위로 정전 용량 값을 식별하기 위해 본체에 3자리 코드가 인쇄되어 있습니다. 일반적으로 처음 두 자리는 커패시터 값을 나타내고 세 번째 자리는 추가할 0의 수를 나타냅니다. 예를 들어, 표시 103이 있는 세라믹 디스크 커패시터는 10,000pF 또는 10nF 에 해당하는 피코 패럿 단위로 10개와 3개의 0을 나타냅니다 .

마찬가지로 숫자 104 는 100,000pF 또는 100nF 등에 해당하는 피코 패럿 단위로 10개와 4개의 0을 나타냅니다 . 따라서 숫자 154 위의 세라믹 커패시터 이미지는 150,000pF 또는 150nF 또는 0.15μF 에 해당하는 피코 패럿 단위로 15개와 4개의 0을 나타냅니다 . 문자 코드는 때때로 J = 5% , K = 10% 또는 M = 20% 등과 같은 공차 값을 나타내는 데 사용됩니다.

커패시터의 전해 유형

전해 커패시터는 일반적으로 매우 큰 정전용량 값이 필요할 때 사용됩니다. 여기에서는 전극 중 하나에 매우 얇은 금속 필름 층을 사용하는 대신 젤리 또는 페이스트 형태의 반액체 전해질 용액이 두 번째 전극(보통 음극) 역할을 하는 데 사용됩니다.

유전체는 생산 과정에서 전기 화학적으로 성장한 매우 얇은 산화물 층으로, 필름 두께는 10 마이크론 미만입니다. 이 절연층은 매우 얇기 때문에 판 사이의 거리 d가 매우 작기 때문에 작은 물리적 크기에 대해 큰 정전용량 값을 갖는 커패시터를 만드는 것이 가능합니다.

전해 콘덴서

대부분의 전해질 유형의 커패시터는 극성 입니다 . 즉, 커패시터 단자에 적용되는 DC 전압은 올바른 극성이어야 합니다. 즉, 양극 단자에 양극, 음극 단자에 음극이어야 합니다. 극성이 올바르지 않으면 절연 산화물 층이 파손될 수 있습니다. 영구적인 손상이 발생할 수 있습니다.

모든 극성 전해 커패시터에는 음극 단자를 나타내기 위해 음극 기호로 극성이 명확하게 표시되어 있으며 이 극성을 따라야 합니다.

전해 커패시터는 리플 전압을 줄이는 데 도움이 되거나 커플링 및 디커플링 애플리케이션에 큰 커패시턴스와 작은 크기로 인해 일반적으로 DC 전원 공급 장치 회로에 사용됩니다. 전해 커패시터의 한 가지 주요 단점은 상대적으로 낮은 정격 전압이며 전해 커패시터의 극성으로 인해 AC 공급 장치에 사용해서는 안 됩니다. 전해질은 일반적으로 두 가지 기본 형태로 제공됩니다. 알루미늄 전해 커패시터 및 탄탈륨 전해 커패시터 .

전해 콘덴서

1. 알루미늄 전해 콘덴서의 종류

알루미늄 전해 콘덴서에는 기본적으로 일반 호일 유형과 에칭 호일 유형의 두 가지 유형이 있습니다 . 산화알루미늄 필름의 두께와 높은 항복 전압으로 인해 이러한 커패시터는 크기에 비해 매우 높은 정전용량 값을 제공합니다.

커패시터의 호일 플레이트는 DC 전류로 양극 산화 처리됩니다. 이 양극 산화 공정은 판재의 극성을 설정하고 판의 어느 쪽이 양극이고 어느 쪽이 음극인지를 결정합니다.

에칭 포일 유형은 양극 및 음극 포일의 산화알루미늄을 화학적으로 에칭하여 표면적과 유전율을 높였다는 점에서 일반 포일 유형과 다릅니다. 이는 일반 호일 유형의 등가 값보다 작은 크기의 커패시터를 제공하지만 일반 유형에 비해 높은 DC 전류를 견딜 수 없다는 단점이 있습니다. 또한 허용 범위는 최대 20%로 상당히 넓습니다. 알루미늄 전해 커패시터의 일반적인 정전 용량 값은 1uF~47,000uF입니다.

에칭된 포일 전해액은 커플링, DC 차단 및 바이패스 회로에 가장 잘 사용되는 반면 일반 포일 유형은 전원 공급 장치의 평활 커패시터로 더 적합합니다. 그러나 알루미늄 전해액은 "분극화된" 장치이므로 리드에 인가된 전압을 역전시키면 커패시터와 함께 커패시터 내부의 절연층이 파괴될 수 있습니다. 그러나 커패시터 내부에 사용되는 전해질은 손상이 작은 경우 손상된 플레이트를 치유하는 데 도움이 됩니다.

전해질은 손상된 판을 자가 치유하는 특성을 갖고 있기 때문에 호일 판을 다시 양극 산화 처리하는 능력도 있습니다. 양극 산화 처리 과정을 반대로 할 수 있기 때문에 전해질은 커패시터가 반대 극성으로 연결된 경우 발생하는 것처럼 호일에서 산화물 코팅을 제거하는 능력을 갖습니다. 전해질에는 전기를 전도하는 능력이 있기 때문에 산화알루미늄 층이 제거되거나 파괴되면 커패시터는 전류가 한 플레이트에서 다른 플레이트로 전달되도록 허용하여 커패시터를 파괴하므로 "주의하세요".

2. 탄탈륨 전해질 유형의 커패시터

탄탈륨 전해 커패시터 및 탄탈륨 비드는 습식(호일) 및 건식(고체) 전해 유형으로 제공되며 건식 또는 고체 탄탈륨이 가장 일반적입니다. 고체 탄탈륨 커패시터는 이산화망간을 두 번째 단자로 사용하며 동등한 알루미늄 커패시터보다 물리적으로 더 작습니다.

산화탄탈륨의 유전 특성은 산화알루미늄의 유전 특성보다 훨씬 우수하여 누설 전류가 낮고 정전용량 안정성이 향상되어 차단, 바이패스, 디커플링, 필터링 및 타이밍 애플리케이션에 사용하기에 적합합니다.

또한 탄탈륨 커패시터는 극성이 있지만 알루미늄 유형보다 훨씬 더 쉽게 역전압에 연결할 수 있지만 작동 전압은 훨씬 낮습니다. 고체 탄탈륨 커패시터는 일반적으로 AC 전압이 DC 전압에 비해 작은 회로에 사용됩니다.

그러나 일부 탄탈륨 커패시터 유형에는 무극성 장치로 저전압 AC 회로에 사용하기 위한 "무극성" 커패시터를 형성하기 위해 음극과 음극이 하나로 연결된 2개의 커패시터가 포함되어 있습니다. 일반적으로 양극 리드는 커패시터 본체에서 극성 표시로 식별되며 탄탈륨 비드 커패시터의 본체는 타원형 기하학적 모양입니다. 일반적인 커패시턴스 값 범위는 47nF~470uF입니다.

알루미늄 및 탄탈륨 전해 커패시터

전해액은 가격이 저렴하고 크기가 작기 때문에 널리 사용되는 커패시터이지만 전해 커패시터를 파괴하는 세 가지 쉬운 방법이 있습니다.

• 과전압  - 과도한 전압으로 인해 전류가 유전체를 통해 누출되어 단락 상태가 발생합니다.
• 역 극성  – 역 전압은 산화물 층의 자체 파괴 및 고장을 유발합니다.
• 과열  - 과도한 열은 전해액을 건조시키고 전해 콘덴서의 수명을 단축시킵니다.

커패시터 에 대한 다음 튜토리얼에서는 커패시터 에 전압과 커패시턴스 이상의 기능이 있음을 보여주기 위해 몇 가지 주요 특성을 살펴보겠습니다 .