기본 전자-커패시터
커패시터는 판 사이의 전위차 형태로 에너지를 저장할 수있는 수동 부품입니다. 급격한 전압 변화에 저항합니다. 전하는 두 플레이트 사이의 전위차 형태로 저장되며, 전하 저장 방향에 따라 양과 음이됩니다.
이 두 판 사이에 비전 도성 영역이 존재합니다. dielectric. 이 유전체는 진공, 공기, 운모, 종이, 세라믹, 알루미늄 등이 될 수 있습니다. 커패시터의 이름은 사용 된 유전체로 지정됩니다.
기호 및 단위
커패시턴스의 표준 단위는 패럿입니다. 일반적으로 사용 가능한 커패시터 값은 마이크로 패럿, 피코 패럿 및 나노 패럿 순입니다. 커패시터의 기호는 다음과 같습니다.
커패시터의 커패시턴스는 플레이트 사이의 거리에 비례하고 플레이트의 면적에 반비례합니다. 또한 재료의 유전율이 높을수록 커패시턴스가 높아집니다. 그만큼permittivityof a medium은 해당 매체에서 단위 전 하당 생성되는 전기 플럭스의 양을 나타냅니다. 다음 이미지는 몇 가지 실용적인 커패시터를 보여줍니다.
면적 A가 같고 너비가 같은 두 개의 플레이트가 거리 d를 분리하여 서로 평행하게 배치되고 플레이트에 에너지가 가해지면 해당 병렬 플레이트 커패시터의 커패시턴스는 다음과 같이 불릴 수 있습니다.
$$ C \ : \ : = \ : \ : \ frac {\ varepsilon_ {0} \ : \ : \ varepsilon_ {r} \ : \ : d} {A} $$
어디
C = 커패시터의 커패시턴스
$ \ varepsilon_ {0} $ = 여유 공간의 유전율
$ \ varepsilon_ {r} $ = 유전체 매체의 유전율
d = 플레이트 사이의 거리
A = 두 전도 판의 면적
약간의 전압이 가해지면 전하가 커패시터의 두 개의 평행 판에 축적됩니다. 이 전하 증착은 느리게 발생하며 커패시터 양단의 전압이 적용된 전압과 같을 때 입력되는 전압이 떠나는 전압과 같기 때문에 충전이 중지됩니다.
충전 속도는 커패시턴스 값에 따라 다릅니다. 커패시턴스 값이 클수록 플레이트의 전압 변화 속도가 느려집니다.
커패시터의 작동
커패시터는 전기 에너지를 저장하는 2 단자 수동 부품으로 이해 될 수 있습니다. 이 전기 에너지는 정전기 장에 저장됩니다.
처음에는 커패시터의 두 판에있는 음전하와 양전하가 평형을 이룹니다. 커패시터가 충전 또는 방전되는 경향이 없습니다. 음전하는 전자의 축적에 의해 형성되는 반면 양전하는 전자의 고갈에 의해 형성됩니다. 이것은 외부 요금이 주어지지 않고 발생하므로이 상태는electrostatic질환. 아래 그림은 정전 하가있는 커패시터를 보여줍니다.
AC 전원의 다양한 양 및 음주기에 따른 전자의 축적 및 고갈은 "전류 흐름"으로 이해 될 수 있습니다. 이것은Displacement Current. 이 전류 흐름의 방향은 AC이므로 계속 변경됩니다.
커패시터 충전
외부 전압이 주어지면 전하는 정전기로 변환됩니다. 이것은 커패시터가 충전되는 동안 발생합니다. 공급의 양의 전위는 커패시터의 양판에서 전자를 끌어 당겨 더 양의 값으로 만듭니다. 공급의 음의 전위가 전자를 커패시터의 음의 판에 강제로 밀어 넣어 더 음으로 만듭니다. 아래 그림에서 이에 대해 설명합니다.
이 충전 과정에서 전자는 DC 공급 장치를 통해 이동하지만 dielectric 그것은 insulator. 이 변위는 커패시터가 충전되기 시작할 때 크지 만 충전되면서 감소합니다. 커패시터 양단의 전압이 공급 전압과 같을 때 커패시터는 충전을 중지합니다.
커패시터가 충전되기 시작하면 유전체에 어떤 일이 발생하는지 살펴 보겠습니다.
유전체 행동
전하가 커패시터의 판에 축적됨에 따라 정전기 장이 형성됩니다. 이 정전기 장의 강도는 플레이트의 전하 크기와 유전체 재료의 유전율에 따라 달라집니다.Permittivity 정전기 라인이 얼마나 멀리 통과 할 수 있는지에 대한 유전체의 측정 값입니다.
유전체는 실제로 절연체입니다. 그것은 원자의 가장 바깥 쪽 궤도에 전자를 가지고 있습니다. 그들이 어떻게 영향을 받는지 관찰합시다. 판에 전하가 없으면 유전체의 전자가 원형 궤도로 이동합니다. 이것은 아래 그림과 같습니다.
전하 증착이 발생하면 전자는 양전하 판을 향해 이동하는 경향이 있지만 그림과 같이 계속 회전합니다.
전하가 더 증가하면 궤도가 더 확장됩니다. 하지만 여전히 증가하면 유전체breaks down커패시터를 단락시킵니다. 이제 커패시터가 완전히 충전되고 방전 될 준비가되었습니다. 그들이 네거티브 플레이트에서 포지티브 플레이트로 이동할 수있는 경로를 제공하면 충분합니다. 한쪽에는 너무 많은 전자가 있고 다른쪽에는 거의 전자가 없기 때문에 전자는 외부 공급없이 흐릅니다. 이 불균형은discharge 커패시터의.
또한 방전 경로가 발견되면 유전체 물질의 원자가 정상에 도달하는 경향이 있습니다. circular orbit따라서 전자를 강제로 방전시킵니다. 이러한 종류의 방전을 통해 커패시터는 카메라 플래시 에서처럼 단시간에 고전류를 전달할 수 있습니다.
색상 코딩
커패시터의 값을 알기 위해 일반적으로 다음과 같이 표시됩니다.
n35 = 0.35nF 또는 3n5 = 3.5nF 또는 35n = 35nF 등입니다.
때로는 표시가 100K와 같을 것입니다. 즉, k = 1000pF입니다. 그러면 값은 100 × 1000pF = 100nF가됩니다.
이러한 숫자 표시가 오늘날 사용되고 있지만, 커패시터의 값을 이해하기 위해 오래 전에 국제 색상 코딩 체계가 개발되었습니다. 색상 코딩 표시는 다음과 같습니다.
| 밴드 색상 | 숫자 A와 B | 승수 | 공차 (t)> 10pf | 공차 (t) <10pf | 온도 계수 |
|---|---|---|---|---|---|
| 검정 | 0 | × 1 | ± 20 % | ± 2.0pF | |
| 갈색 | 1 | × 10 | ± 1 % | ± 0.1pF | -33 × 10 -6 |
| 빨간 | 2 | × 100 | ± 2 % | ± 0.25pF | -75 × 10 -6 |
| 주황색 | 삼 | × 1,000 | ± 3 % | -150 × 10 -6 | |
| 노랑 | 4 | × 10,000 | ± 4 % | -220 × 10 -6 | |
| 초록 | 5 | × 100,000 | ± 5 % | ± 0.5pF | -330 × 10 -6 |
| 푸른 | 6 | × 1,000000 | -470 × 10 -6 | ||
| 제비꽃 | 7 | -750 × 10 -6 | |||
| 회색 | 8 | × 0.01 | + 80 %, -20 % | ||
| 하얀 | 9 | × 0.1 | ± 10 % | ± 1.0pF | |
| 금 | × 0.1 | ± 5 % | |||
| 은 | × 0.01 | ± 10 % |
이러한 표시는 커패시터의 값을 식별하는 데 사용되었습니다.
이 5 개 밴드 커패시터에서 처음 두 밴드는 숫자를 나타내고, 세 번째 밴드는 승수를, 네 번째 밴드는 허용 오차를, 다섯 번째 밴드는 전압을 나타냅니다. 색상 코딩 프로세스를 이해하기위한 예를 살펴 보겠습니다.
Example 1 − 노란색, 보라색, 주황색, 흰색 및 빨간색 색상 코드로 커패시터 값을 결정합니다.
Solution− 노란색은 4, 보라색은 7, 주황색은 3으로 승수를 나타냅니다. 흰색은 허용 오차 값인 ± 10입니다. 빨간색은 전압을 나타냅니다. 그러나 정격 전압을 알기 위해이 커패시터가 속한 특정 대역을 알아야하는 또 다른 표가 있습니다.
따라서 커패시터의 값은 47nF, 10 % 250v (V 대역의 전압)입니다.
다음 표는 커패시터가 속한 대역에 따라 전압이 결정되는 방식을 보여줍니다.
| 밴드 색상 | 정격 전압 (V) | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| TYPE J | TYPE K | TYPE L | TYPE M | TYPE N | |
| 검정 | 4 | 100 | 10 | 10 | |
| 갈색 | 6 | 200 | 100 | 1.6 | |
| 빨간 | 10 | 300 | 250 | 4 | 35 |
| 주황색 | 15 | 400 | 40 | ||
| 노랑 | 20 | 500 | 400 | 6.3 | 6 |
| 초록 | 25 | 600 | 16 | 15 | |
| 푸른 | 35 | 700 | 630 | 20 | |
| 제비꽃 | 50 | 800 | |||
| 회색 | 900 | 25 | 25 | ||
| 하얀 | 삼 | 1000 | 2.5 | 삼 | |
| 금 | 2000 년 | ||||
| 은 | |||||
이 표의 도움으로 커패시터의 각 밴드에 대한 전압 정격은 주어진 색상에 따라 알려져 있습니다. 정격 전압 유형은 커패시터 유형도 나타냅니다. 예를 들어, TYPE J는 담금 탄탈륨 커패시터, TYPE K는 운모 커패시터, TYPE L은 폴리스티렌 커패시터, TYPE M은 전해 밴드 4 커패시터, TYPE N은 전해 밴드 3 커패시터입니다. 요즘에는 컬러 코딩이 앞서 언급 한 커패시터 값의 간단한 인쇄로 대체되었습니다.
용량 성 리액턴스
이것은 중요한 용어입니다. 용량 성 리액턴스는 커패시터가 교류 흐름 또는 단순히 AC 전류에 대해 제공하는 반대입니다. 커패시터는 전류 흐름의 변화에 저항하므로 다음과 같이 불릴 수있는 약간의 반대를 나타냅니다.reactance, 입력 전류의 주파수도 제공하는 저항과 함께 고려되어야합니다.
Symbol: XC
순전히 용량 성 회로에서 전류 IC leads 인가 전압 90 °
커패시터의 온도 계수
최대 변화 Capacitance특정 온도 범위에서 커패시터의 온도 계수는 커패시터의 온도 계수로 알 수 있습니다. 온도가 특정 지점을 초과하면 발생할 수있는 커패시터의 커패시턴스 변화를 다음과 같이 이해합니다.temperature coefficient of capacitors.
모든 커패시터는 일반적으로 기준 온도 25 ° C를 고려하여 제조됩니다. 따라서 커패시터의 온도 계수는이 값보다 높거나 낮은 온도 값에 대해 고려됩니다.