전기 커패시터는 모든 전자 장치의 전기 회로에 있는 요소 중 하나이며, 주요 기능은 에너지를 저장한 다음 다시 회로로 방출하는 것입니다. 업계에서는 유형, 용량, 크기 및 응용 분야가 다른 다양한 커패시터를 제공합니다.
커패시터 원리 및 특성
커패시터는 얇은 유전체 층으로 분리된 두 개의 금속 쉘로 구성됩니다. 덮개의 크기와 배열의 비율과 유전 물질의 특성이 정전 용량 값을 결정합니다.
모든 유형의 커패시터 설계는 장치의 인쇄 회로 기판 공간을 절약하기 위해 최소 크기와 관련하여 최대 커패시턴스를 얻는 것을 목표로 합니다. 외관상 가장 인기있는 모양 중 하나는 통 형태로 금속 덮개가 유전체와 함께 꼬여 있습니다. 1745년 네덜란드 라이덴에서 발명된 최초의 축전기는 "라이덴 캔(Leiden Can)"이라고 불렸습니다.
구성 요소의 원리는 충전 및 방전 기능입니다. 전극간 거리를 짧게 유지함으로써 충전이 가능합니다. 유전체에 의해 분리된 밀접하게 이격된 전하는 서로 끌어당겨 단자에 갇히므로 커패시터 자체가 에너지를 저장합니다.전원 공급 장치가 꺼지면 구성 요소는 에너지를 회로에 방출하여 방전할 준비가 됩니다.
성능, 품질 및 작동 수명을 결정하는 매개변수 및 속성:
- 전기 용량;
- 특정 커패시턴스;
- 용인;
- 전기적 강도;
- 고유 인덕턴스;
- 유전 흡수;
- 사상자 수;
- 안정;
- 신뢰할 수 있음.
전하를 저장하는 능력은 커패시터의 전기 커패시턴스를 결정합니다. 커패시턴스를 계산할 때 알아야 할 사항:
- 권선의 면적;
- 면 사이의 거리;
- 유전 물질의 유전율.
커패시턴스를 높이려면 덮개의 면적을 늘리고 덮개 사이의 거리를 줄이며 유전율이 높은 유전 물질을 사용해야 합니다.
커패시턴스에 사용되는 측정 단위는 영국 물리학자 Michael Faraday의 이름을 따서 명명된 패러드(F)입니다. 그러나 1Farad는 너무 큰 값입니다. 예를 들어, 우리 행성의 커패시턴스는 1패럿 미만입니다. 무선 전자 장치에서는 마이크로패럿(μF, 100만분의 1 패럿) 및 피코패럿(pF, 100만분의 1마이크로패럿)과 같은 더 작은 값이 사용됩니다.
비 커패시턴스는 유전 질량(체적)에 대한 커패시턴스의 비율에서 계산됩니다. 이 수치는 기하학적 치수의 영향을 받으며 유전 체적을 줄임으로써 비정전용량을 늘리지만 고장의 위험이 높아집니다.
실제 커패시턴스 값에서 명판 커패시턴스 값의 허용 편차는 정확도 등급을 결정합니다. GOST에 따르면 향후 사용을 결정하는 5가지 정확도 등급이 있습니다. 최고 정확도 등급의 부품은 고책임 회로에 사용됩니다.
전기적 강도는 전하를 유지하고 성능 특성을 유지하는 능력을 결정합니다. 코일에 유지되는 전하는 서로를 향하는 경향이 있어 유전체에 영향을 줍니다.전기 강도는 수명을 결정하는 커패시터의 중요한 속성입니다. 부적절하게 작동하면 절연 파괴 및 부품 고장이 발생합니다.
고유 인덕턴스는 인덕턴스 코일이 있는 AC 회로에서 고려됩니다. DC 회로에서는 고려되지 않습니다.
유전 흡수 - 급속 방전 중 코일에 전압이 나타나는 현상. 단락시 생명의 위험이 있으므로 고전압 전기기기의 안전한 동작을 위해 흡수현상을 고려하였습니다.
손실은 유전체의 낮은 전류 전달 용량으로 인해 발생합니다. 전자 부품이 다른 온도 및 습도 조건에서 작동될 때 손실의 품질 계수가 영향을 미칩니다. 또한 작동 주파수의 영향을 받습니다. 저주파에서는 유전 손실이 영향을 받고 고주파에서는 금속 손실이 영향을 받습니다.
안정성은 주변 온도의 영향도 받는 커패시터 매개변수입니다. 그 효과는 온도 계수를 특징으로 하는 가역 및 온도 불안정 계수를 특징으로 하는 비가역으로 나뉩니다.
커패시터의 신뢰성은 주로 작동 조건에 달려 있습니다. 고장 분석은 고장이 80%의 경우 고장의 원인임을 나타냅니다.
목적, 유형 및 응용 프로그램에 따라 커패시터의 크기도 다릅니다. 크기가 수 밀리미터에서 수 센티미터에 이르는 가장 작고 가장 작은 것은 전자 제품에 사용되며 가장 큰 것은 산업에 사용됩니다.
목적
에너지를 저장하고 방출하는 특성은 현대 전자 제품에서 커패시터의 광범위한 사용을 결정했습니다. 저항 및 트랜지스터와 함께 전기 공학의 중추입니다. 일부 용량에서 사용되지 않는 최신 장치는 하나도 없습니다.
동일한 특성을 갖는 인덕턴스와 함께 충전 및 방전 기능은 라디오 및 텔레비전 기술에서 활발히 사용됩니다. 커패시터와 인덕턴스의 발진 회로는 신호 송수신의 기초입니다. 커패시터의 커패시턴스를 변경하면 발진 회로의 주파수를 변경할 수 있습니다. 예를 들어, 라디오 방송국은 해당 주파수로 전송할 수 있으며 라디오는 해당 주파수에 연결할 수 있습니다.
중요한 기능은 AC 맥동을 부드럽게 하는 것입니다. 모든 AC 전원 전자 장치는 양질의 DC 전류를 생성하기 위해 전기 커패시터를 필터링해야 합니다.
충전 및 방전 메커니즘은 사진 장비에 적극적으로 사용됩니다. 모든 최신 카메라는 플래시를 사용하여 사진을 찍는데, 이는 급속 방전의 특성을 통해 구현됩니다. 이 분야에서 에너지를 잘 저장할 수 있지만 천천히 방출하는 배터리를 사용하는 것은 수익성이 없습니다. 반면에 커패시터는 밝은 플래시에 충분한 저장된 모든 에너지를 즉시 포기합니다.
고출력 펄스를 생성하는 커패시터의 능력은 전파 탐지 및 레이저 생성에 사용됩니다.
커패시터는 고부하 릴레이를 전환해야 하는 원격 기계 및 자동화는 물론 전신 및 전화 통신에서 스파크 켄칭 접점의 역할을 수행합니다.
긴 전송 라인의 전압 조정은 보상 커패시터를 사용하여 수행됩니다.
최신 커패시터는 기능으로 인해 무선 전자 분야에서만 사용되는 것이 아닙니다. 그들은 금속 가공, 광업, 석탄 산업에 사용됩니다.
주요 품종
전자 장치의 응용 프로그램 및 작동 조건의 다양성으로 인해 유형 및 특성이 다른 매우 다양한 구성 요소가 있습니다. 주요 부문은 클래스와 사용된 유전체 유형에 따라 구분됩니다.
클래스로 나눈 커패시터 유형:
- 일정한 커패시턴스로;
- 가변 커패시턴스로;
- 트리머.
일정한 정전 용량 구성 요소는 모든 무선 전자 장치에 사용됩니다.
가변 커패시터는 발진 회로의 주파수와 같은 커패시턴스와 회로 매개변수를 변경하는 데 사용됩니다. 그들의 구성에는 수명을 보장하는 금속 이동 플레이트의 여러 섹션이 있습니다.
튜닝 커패시터는 장비의 단일 조정에 사용됩니다. 다양한 정전용량 등급(수피코패럿에서 수백피코패럿)으로 제공되며 최대 60볼트의 전압용으로 설계되었습니다. 그것들을 사용하지 않으면 장비의 미세 조정이 불가능합니다.
유전체 유형으로 나눈 커패시터 유형:
- 세라믹 유전체로;
- 필름 유전체로;
- 전해;
- 이온화제.
세라믹 커패시터는 금속 리드가 뿌려진 세라믹 재료의 작은 판 형태로 만들어집니다. 이러한 커패시터는 특성이 다르며 고전압 및 저전압 회로 모두에 사용됩니다.
저전압 회로의 경우 수십 피코패럿에서 마이크로패럿 단위에 이르는 용량의 에폭시 또는 플라스틱 하우징의 다층 소형 부품이 가장 일반적으로 사용됩니다. 그들은 무선 전자 장비의 고주파 회로에 사용되며 가혹한 기후 조건에서 작동할 수 있습니다.
고전압 회로의 경우 수십 피코 패럿에서 수천 피코 패럿에 이르는 더 큰 크기와 정전 용량의 세라믹 커패시터가 제조됩니다. 펄스 회로 및 전압 변환 장비에 사용됩니다.
필름 유전체는 다양한 유형으로 제공됩니다. 가장 흔한 것은 내구성이 강한 lavsan입니다. 덜 일반적으로 사용되는 폴리프로필렌 유전체는 손실이 낮고 오디오 증폭 및 미드레인지 회로와 같은 고전압 회로에 사용됩니다.
별도의 유형의 필름 커패시터는 모터를 시동할 때 사용되는 시동 커패시터이며, 높은 커패시턴스와 특수 유전 물질로 인해 전기 모터의 부하를 줄입니다.그들은 높은 작동 전압과 전기 무효 전력이 특징입니다.
전해 콘덴서는 고전적인 디자인으로 만들어졌습니다. 하우징은 알루미늄으로 만들어졌으며 내부에는 코일형 금속 덮개가 있습니다. 덮개 중 하나는 금속 산화물로 화학적으로 코팅되고 다른 하나는 유전체를 형성하기 위해 액체 또는 고체 전해질로 코팅됩니다. 이 구성으로 인해 전해 커패시터는 높은 정전 용량을 갖지만 시간이 지남에 따라 사용의 특성은 변화입니다.
세라믹 및 필름 커패시터와 달리 전해 커패시터는 극성이 있습니다. 그들은 차례로이 단점이없는 무극성, 방사형, 소형, 축으로 나뉩니다. 그들의 응용 분야는 전통적인 컴퓨터와 현대적인 마이크로 컴퓨터 기술입니다.
비교적 최근에 등장한 특수한 유형이 이오니스터이다. 그들의 구조는 전해 커패시터와 유사하지만 고용량(최대 몇 패럿)을 가지고 있습니다. 그러나 그들의 사용은 몇 볼트의 작은 최대 전압에 의해 제한됩니다. 이오니스터는 메모리 저장에 사용됩니다. 휴대전화나 소형 컴퓨터의 배터리가 소진되더라도 저장된 정보는 복구할 수 없을 정도로 손실되지 않습니다.
오래 전에 등장하여 전통적으로 사용되었던 핀형 부품 외에도 SMD 설계 또는 표면 실장이라고도 하는 현대적인 부품이 있습니다. 예를 들어, 세라믹 커패시터는 가장 작은 것(1mm x 0.5mm)에서 가장 큰 것(5.7mm x 5mm)까지 다양한 크기로 제공될 수 있으며 해당 전압은 수십 볼트에서 수백 볼트입니다.
전해 커패시터는 표면 실장 패키지로도 생산할 수 있습니다. 이들은 표준 알루미늄 전해 커패시터일 수도 있고 탄탈륨 커패시터일 수도 있습니다. 이 커패시터는 세라믹 커패시터와 약간 비슷하지만 더 높은 커패시턴스와 더 낮은 손실이 있다는 점에서 다릅니다. 이 제품은 무연 및 무연 SMD 설계로 제공됩니다.
탄탈륨 커패시터는 약간 낮은 용량 한계로 수명이 길고 손실이 최소화되지만 매우 비쌉니다. 그들은 높은 정전 용량이 필요한 고 책임 회로에 사용됩니다.
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