커패시터란 콘덴서 축전기라고도 불리는 소자로 전기를 일시적으로 저장하는 소자이다.
커패시터의 구조로는, 2개의 도체판 사이에 절연체(유전체, Dielectric)가 들어간 구조로 되어있다. 이 절연체는 전극판과 전극판 사이의 전기를 차단하고 전기를 담아두는 역할을 한다 (전압 충전). 커패시터는 어떤 재질의 절연체를 포함하느냐에 따라 커패시터의 종류가 나눠진다.
두 도체판 사이에 전압을 걸게되면, 음극에는 (-) 전하가 양극에는 (+) 전하가 유도되고 이로 인해 전기적 인력이 발생한다. 이 인력에 의해 전하들이 모여있게 되어 에너지가 저장되는 것이다.
이 때 모이는 전하량은 전압에 비례하게 된다. 커패시터가 전하를 충전할 수 있는 능력을 커패시턴스 혹은 정전용량이라고 하는데, 이 정전용량의 단위는 F(패럿)이며, 일반적으로는 pF, uF 단위를 주로 사용한다.
[ 출처 : 삼성반도체이야기 ]
커패시터의 역할 또는 용도
커패시터의 용도는 크게 다섯가지로 정리할 수 있다.
1. 커플링 : 커플링이란 직류와 교루가 섞여 있는 신호에서 교류 신호만 통과시키는 기능을 말한다.
2. 발진 : 충전과 방전을 반복하여 과도 파형을 만들어 내는 기능을 말한다.
3. 완충 : 보조 배터리처럼 전압을 충전한 다음에 전류를 출력하는 기능을 말한다.
4. 평활 : 맥류 신호 (직류와 교류가 합쳐진 것)을 일정한 직류 평균 전압으로 말들어 주는 기능을 말한다.
5. 바이패스 : 노이즈 성분을 그라운드로 흘려버리는 기능을 말한다.
실제 전자회로에서는 바이패스 커패시터가 가장 많이 사용될 것 같다. 전자회로는 노이즈 성분에 매우 취약하기 때문에 이 노이즈를 제거하기 위한 용도로 사용되기 때문이다.
직류와 교류에서의 커패시터
직류 : 전원에서 전압이 들어오게 되면 전원부와 커패시터의 전압이 같아질 때 까지 커패시터로 전류가 흐르며 충전되기 시작한다. 그리고 커패시터의 용량만큼 충전이 다 되면 전원과 커패시터의 전압이 같아지기 때문에 더 이상 전류가 흐르지 않는다. 그러다 전원부의 전압이 끊어져서 그 전압이 유지되지 않으면 커패시터는 저장하고 있던 에너지를 IC에 공급하게 된다. 실제 전원의 안정성을 위해 IC의 전원부에 커패시터를 배치하곤 한다.
교류 : 커패시터가 충전된 상태에서 (+)극과 (-)극을 반대로 접속하면, 전원과 커패시터의 극성이 반대가 되므로 전위차가 생겨 전류가 흐르게 된다. 충전이 완료되면 전위차가 없어지므로 직류의 경우는 전류를 차단하지만 교류는 (+)극과 (-)극이 계속해서 전환되는 특성이 있어서 충, 방전을 반복하게 된다.
따라서 직류와 달리 교류는 통과할 수 있게 된다.
[ 출처 : 자바실험실 ]
커패시터의 직렬과 병렬
커패시터를 직렬로 연결할 경우에는 저항의 병렬 연결과 비슷하고, 커패시터를 병렬로 연결할 경우에는 저항의 직렬 연결과 비슷하다. 저항과 반대라고 생각하면 된다.
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