Microelectronics - Energy Storage Device : C

C, Capacitor.

평행 금속판(극판) 사이에 절연체(유전체)가 위치한 구조로 전하를 충전하는 기능(전기 에너지 저장)을 한다. 

 

C, Capacitance

전하를 충전할 수 있는 능력(용량)으로 기호는 C, 단위는 [ F ]를 사용한다. 1Q = 1F · 1V

 

Capacitor.

 

Vpulse(PUL)

 

Simulation.

DC section : I = 0 → R = ∞ → Open

AC section : 충전 혹은 방전

 

전류(I)는 전압(V)의 미분 형태를 띠고 있음

$$ i = \frac{dq}{dt} = C\cdot \frac{dv}{dt} \rightarrow v = \frac{1}{C}\int_{0}^{t}idt + K $$

 

Capacitive Reactance.

Capacitor 는 교류 전류의 흐름을 방해하는데, 이를 용량성 리액턴스[ Xc ]라고 하며 단위는 [ Ω ]을 사용한다. 리액턴스 값은 주파수와 서로 반비례 관계에 있다. 

$$ X_c = \frac{1}{2\pi fC} $$

주파수[ f ]가 커질수록 전하들이 Capacitor 에 충전, 방전되는 속도가 매우 빠르기 때문에 그 전하들의 절대적 전하량 값은 증가하게 된다. 

$$ Q = It = \frac{V}{R(Z)}t $$

전하량[ Q ]이 증가하면 전류[ I ]도 증가하고, 동일한 전압[ V ]에서 전류가 증가하면 리액턴스[ Xc ]는 감소하게 된다. 

 

$$ f\uparrow\; \: \: \: \: \rightarrow \: \: \: \: \left| Q\right| \uparrow\: \: \: \: \rightarrow \: \: \: \: I\uparrow\: \: \: \: \rightarrow \: \: \: \: Z_c\downarrow $$

 

그러므로 C는 고주파를 통과시키고, 저주파를 차단하는 특성을 가진다.

 

Chemical Condensor.

Adv.	Capacitance ↑
	Rated Voltage ↑ (내압 전압 ↑) : C 가 견딜 수 있는 전압
Disadv.	Life Time ↓ (전해액 → 점성 ↑) : 열 발생하면서 전해액 증발
	주파수 특성이 나쁨 : 저주파 / 전원 회로

 

MLCC : Multi-layer Ceramic Capacitor.

Adv.	Life Time ↑
	주파수 특성이 좋음 → 고주파 회로
Disadv.	Capacitance ↓
	Rated Voltage ↓