각 콘덴서의 종류 및 특징

각 콘덴서의 종류 및 특징

 

 

1. 콘덴서의 종류와 특징

 

· C = 정전 용량(패럿)

· A = 플레이트 면적(제곱미터)

· d = 플레이트 사이의 거리(미터)

· ε = 유전체의 유전율

· ε = 유전체의 상대적 유전율 εr x 진공 유전율 ε0 상대적 유전율 εr을 유전체 상수 k라고도 합니다.

 

< Decoupling >

 

< Bypass >

 

< DC 제거 >

 

< 표01. 콘덴서의 종류별 특징 >

종류		특장	극성
알루미늄 전해 콘덴서		유전체로 알루미늄 전극 표면에 형성된 산화 피막을 사용합니다. 산화 피막 표면에 빈틈없이 상대 전극을 밀착시키기 위해 전해액을 함침한 종이가 사용됩니다. 단자에는 전극이 있어 사용할 때는 주의가 필요합니다. 대용량이지만 인덕턴스 성분이 많고 주파수 특성이 떨어지므로 주로 전원 평활 장치용으로 사용됩니다.	O
알루미늄 고체 전해 콘덴서		알루미늄 전해 콘덴서의 전해액 대신에 전하 이동 착체 또는 유전성 고분자를 이용한 콘덴서입니다.	O
전기 2중층 콘덴서		고체 전극과 전해액의 계면에서 이온과 전하 운반자가 정렬하는 현상(전기 2중층)을 이용하여 이온과 전하 운반자 간격을 유전체로 이용합니다. 초대용량이 특징으로 전자 기기의 메모리나 시계 회로에서 보조 전원으로 사용됩니다. 단자에는 극성이 있어 사용할 때는 주의가 필요합니다.	O
탄탈 전해 콘덴서		전극으로 탄탈을 이용한 전해 콘덴서입니다. 용량도 크고 온도 특성, 주파수 특성 모두 알루미늄 전해 콘덴서보다 뛰어납니다. 단자에는 극성이 있어 사용할 때는 주의가 필요합니다.	O
산화니오브 콘덴서		유전체로 니오브 금속 분말의 소결체 표면에 형성된 산화니오브를 사용합니다. 탄탈 전해 콘덴서와 비슷한 성능을 나타내면서 난연성이 높은 등의 특징이 있습니다. 단자에는 극성이 있어 사용할 때는 주의가 필요합니다.	O
세라믹 콘덴서		전극 사이의 유전체로 티탄산바륨과 같은 유전율이 높은 것이 사용됩니다. 인덕턴스 성분이 적고 고주파 특성이 좋으므로 고주파 신호 성분의 바이패스 용도로 많이 사용됩니다.	X
마이카 콘덴서		유전체로 마이카(운모)를 이용한 콘덴서입니다. 온도 특성이 좋고 용량 정밀도가 높은 것이 특징입니다.	X
마일러 콘덴서(폴리에스테르 필름 콘덴서)		얇은 폴리에스테르 필름에 양쪽에서 금속을 끼우고 원통형으로 감은 것입니다. 인덕턴스 성분이 많으므로 비교적 저주파 회로에 사용됩니다. 내부 ESR이 적다.	X

 

 

 

 

 

2. 전해 콘덴서의 극성의 형성

 

 

3. 전해 콘덴서의 수명계산

1) 핵심 공식(간단한 실무 공식)

제조사가 보통 제공하는 정격수명 L0 (예: 2000시간 @ 105°C) 을 기준으로 실제 수명 L 을 추정합니다.

1-1) 가속계수(Acceleration Factor, AF)

(온도가 10°C 낮아질 때마다 수명이 약 2배가 된다는 경험적 규칙)

 

1-2) 추정수명

· Trated : 정격 온도 (예: 105°C)

· Tcase : 실제 케이스(또는 전해액) 온도(°C) — 주변온도 + 내부발열(리플에 의한)

 

2) 케이스 온도 구하기

실제 수명 추정에서 핵심은 정확한 T_case 얻기입니다.

① 주변온도 Tamb 을 파악

② 리플에 의한 발열(온도상승 ΔT_ripple) 계산

· 리플 손실(발열) Ploss ≈ I2rms × ESR (리플 전류 RMS와 ESR 필요)

· 케이스 온도 상승 ΔTripple = Ploss × θCA

(θCA: 케이스→주변 열저항, 단위 °C/W, 데이터시트나 측정값 필요)

③ 따라서 Tcase = Tamb + ΔTripple + 기타(자체발열등)

예: 주변 45°C, 리플로 인한 ΔT = 15°C → Tcase = 60°C.

 

 

4. 탄탈콘덴서의 구조와 특징

 

 

 

5. MLCC(Multi-Layer Ceramic Capacitors)의 구조와 특징

 

 

6. 필름콘덴서의 구조와 특징

유전체로 PET, PP Plastic Film을 이용하여 2매의 전극 사이에 끼운 기본 구조로 되어있다. 유전체로 이용하는 Film의 종류에 따라 전기적 특성이 다르고, 전극 구조에 따라 Size등이 다르다. 소자의 구조는 아래 그림과 같다.