캐패시터 (Capacitor)

캐패시터 (Capacitor)는 다음 그림과 같이 평행한 도체판으로 구성된다. 캐패시터 양단에 전압을 인가하면 플러스 도체판에서 전자가 빠져나와 마이너스 도체판으로 이동한다. 이 상태에서 캐패시터에 연결된 전선을 끊으면 플러스 도체판과 마이너스 도체판 사이의 전기력에 의해 전자를 당기게 되고 그에 따라 전자가 빠져 나오지 못하고 그 상태를 계속 유지한다. 즉, 도체판이 플러스와 마이너스 전압을 계속 유지한다.

 

 

인가 되는 전압과 캐패시터의 캐패시턴스(Capacitance) 값에 따라 캐패시터에 충전되는 전하는 다음 식과 같다. 전압이 높을 수록 더 많은 전하가 충전되고 또한 캐패시턴스가 클수록 더 많은 전하가 충전된다.

 

 

도체판 사이에 유전 물체를 삽입하여 캐패시터의 캐패시턴스(Capacitance)를 조절할 수 있다. 유전률이 높은 물질을 삽입하면 캐패시턴스가 증가한다.

 

캐패시터에 저장되는 에너지 [J]는 다음 식과 같다.

 

 

전자회로에서 캐패시터는 저항과 함께 가장 많이 사용하는 부품이다. RLC 소자 중에서 인덕터 L은 많이 사용하지 않지만 R과 C는 굉장히 많이 사용한다.

 

캐패시터에 유입되는 전류에 따른 캐패시터 양단의 전압 상승은 다음 식과 같다. 이 식은 모터의 역기전력에 의한 DC 링크 전압 상승 계산에 사용된다.

 

 

많이 사용하는 RC LPF (Low Pass Filter)의 회로는 다음과 같다. 여기서, 시상수(Time Constant)는 R x C 이다. 예를 들면, 저항이 10k이고 캐패시터가 0.1uF이면 시상수는 1ms이고 1kHz의 Cut-off 주파수를 가진 LPF가 된다.

 

 

IC의 전원 핀에서 Bypass 캐패시터를 달아야 한다. Bypass 캐패시터는 IC의 전원의 노이즈를 필터링하여 전원을 안정화 시킨다.

 

옛날 사람들 중에서 캐패시터를 콘덴서(Condenser)라고 부르는 사람도 있는데, 콘덴서는 일본에서 잘못 들어온 용어이다. Condenser는 냉각기에서 응축기를 의미한다. 캐패시터라고 부르던지 줄여서 C라고 부르는 것이 맞다. (가끔 Cap이라고 부르는 사람도 있다.)

 

캐패시턴스의 단위는 F (패럿, Farad)이다. Farad는 과학자 마이클 패러데이(Faraday)에서 나온 말이다. 우리나라에서는 패럿 이라고 발음하지만 미국에서는 패래드 라고 발음한다.

 

☞ 캐패시터 공식