콘덴서의 종류 - 2

알루미늄 전해콘덴서(전해콘덴서, 케미콘)

단순히, 전해콘덴서 또는 케미콘(chemical condenser)이라고도 부른다.

이 콘덴서는 유전체로 얇은 산화막을 사용하고, 전극으로는 알루미늄을 사용하고 있다.

유전체를 매우 얇게 할 수 있으므로 콘덴서의 체적에 비해 큰 용량을 얻을 수 있다.

특징은 극성(플러스 전극과 마이너스 전극이 정해져 있다)이 있다는 점이다.

일반적으로 콘덴서 자체에 마이너스측 리드를 표시하는 마크가 붙어 있다.

 

또, 가할 수 있는 전압, 용량(전기를 축적할 수 있는 양)도 표시되어 있다.

극성을 잘못 접속하거나, 전압이 너무 높으면 콘덴서가 파열(펑하는 소리가 나며, 매우 위험)되고 만다.

절대로 실수해서는 안된다(통상, 회로도에도 + 극성을 표시한다).

 

이 콘덴서는 1μF부터 수천μF, 수만μF라는 식으로 비교적 큰 용량이 얻어지며,

주로 전원의 평활회로, 저주파 바이패스(저주파 성분을 어스 등에 패스시켜 회로 동작에 악영향을 주지 않는다) 등에 사용.
단, 코일 성분이 많아 고주파에는 적합하지 않다(이것을 주파수 특성이 나쁘다고 말한다).

 

 

사진은 용량, 전압이 다른 전해콘덴서의 예이다.
좌측부터 ..

 

1μF(50V)     [직경 5mm, 높이 12mm]
47μF(16V)   [직경 6mm, 높이 5mm]
100μF(25V)  [직경 5mm, 높이 11mm]
220μF(25V)  [직경 8mm, 높이 12mm]
1000μF(50V) [직경 18mm, 높이 40mm]
 
단, 크기에 대해서는 정해져 있는 것이 아니며, 메이커에 따라서도 다르다.

여기에 나타낸 것은 어디까지나 참고로 하기 바란다.

탄탈 전해콘덴서(탄탈 콘덴서)

단순히, 탄탈 콘덴서(tantalum condenser)라고도 부르며, 전극에 탄탈륨이라는 재료를 사용하고 있는 전해콘덴서.

알루미늄 전해콘덴서와 마찬가지로, 비교적 큰 용량을 얻을 수 있다.

그리고 온도 특성(온도의 변화에 따라 용량이 변화한다. 용량이 변화하지 않을수록 특성이 좋다고 말한다),

주파수 특성 모두 전해콘덴서 보다 우수하다.

 

알루미늄 전해콘덴서는 크라프트(kraft)지 등에 전해액이 스며 들게 한 것을 금속 알루미늄으로 삽입하여

감아 붙인 구조로 되어 있지만, 탄탈 전해콘덴서의 경우는 tantalum powder를 소결하여 굳혔을 때에

나오는 빈틈을 이용하는 구조로 되어 있어, 두루마리 구조가 아니므로 앞서 언급한 바와 같이 특성이 우수하다

(이것은 어디까지나 알루미늄 전해콘덴서와 비교했을 때의 이야기).

 

이 콘덴서도 극성이 있으며, 통상, 콘덴서 자체에 +의 기호로 전극을 표시하고 있다.

탄탈 콘덴서도 절대로 극성을 잘못 접속해서는 안된다.
가격은 전해콘덴서 보다 비싸기 때문에 온도에 의한 용량변화가 엄격한 회로, 어느 정도 주파수가 높은 회로에 사용.

또한, 알루미늄 전해콘덴서에서 발생하는 spike 형상의 전류가 나오지 않으므로

신호 파형을 중요시하는 아날로그 신호계에는 탄탈 콘덴서를 사용하는 것이 상식인 것 같다.

스파이크와 같은 불요 파형이 문제가 되지 않는 경우에는 전해콘덴서로도 충분하다.

 

 

 

사진은 탄탈 전해콘덴서의 외관을 나타낸 것으로 둥근 모양으로 되어 있다.

용량은 좌측부터 .... 

0.33μF(35V)
0.47μF(35V)
10μF(35V) 

 

세라믹 콘덴서

 

 

세라믹 콘덴서는 전극간의 유전체로 티탄산 바륨(Titanium-Barium)과 같은 유전율이

큰 재료가 사용되고 있다.

 

이 콘덴서는 인덕턴스(코일의 성질)가 적어 고주파 특성이 양호하다는 특징을 가지고 있어,

고주파의 바이패스(고주파 성분 또는 잡음을 어스로 통과시킨다)에 흔히 사용된다.

양은 원반형으로 되어 있으며, 용량은 비교적 작다.

사진의 좌측에 있는 것은 용량이 100pF의 콘덴서로, 원반의 직경이 3mm 정도이다.

 

그림의 콘덴서는 103이라고 인쇄되어 있는데,

이것은 10×10³pF이므로 0.01μF가 된다. 원반의 직경은 약 6mm였다.

전해콘덴서나 탄탈 콘덴서와 같이 전극의 극성은 없다.
사진보다 더 큰 외형의 세라믹 콘덴서도 있다.

세라믹은 강유전체의 물질로 아날로그 신호계 회로에 사용하면 신호에 일그러짐이 나오므로

이와 같은 회로에는 사용할 수 없다.

 

 

 

적층 세라믹 콘덴서

 

       적층 세라믹 콘덴서는 전극간의 유전체로 고유전율계 세라믹을 다층 구조로 사용하고 있으며,

 온도 특성, 주파수 특성이 양호하고, 게다가 소형이라는 큰 특징이 있다.

디지털 회로에서 취급하는 구형파(펄스파) 신호는 비교적 높은 주파수 성분이 함유되어 있다.

이 콘덴서는 주파수 특성이 양호하고, 소형이라는 점 때문에 바이패스용으로 흔히 사용된다.

온도 특성도 양호하므로 온도변화를 꺼려하는 회로에도 사용된다.

사진의 좌측에 있는 것은 용량이 104로 표시되어 있으므로 10×10⁴pF=0.1μF의 용량이며,

폭 4mm, 높이 3mm, 두께 2mm의 콘덴서이다.

사진 우측에 있는 것은 용량이 103(10×10³pF=0.01μF)의 콘덴서로, 둥근 부분의 직경이 2mm, 높이가 4mm였다.

고밀도 실장을 하는 데에는 우측에 있는 형상의 콘덴서가 좋은 경우도 있다.
전극의 극성은 없다.

스티롤 콘덴서

 

 

전극간의 유전체로 폴리스티렌(polystyrene) 필름이 사용되고 있다.

이 콘덴서는 필름을 감은 구조이므로 인덕턴스(코일) 성분이 크다.

 따라서 고주파에는 사용할 수 없으며, 수백 kHz 이하의 필터 회로나 타이밍 회로 등에 흔히 사용된다.

  사진에 나타낸 스티롤 콘덴서는 전극에 동박을 사용하고 있어, 적색을 띠고 있지만,

전극으로 알루미늄박을 사용하는 것도 있으므로 은색을 띠고 있는 것도 있다.

동박을 사용한 쪽이 약간 비싸고, 주파수 특성이 좋은 듯 하며,

엄격한 용도가 아니면 적색이든 은색이든 별로 문제는 없음.

사진에서 좌측에 있는 콘덴서는 100pF로 굵기 5mm, 높이 10mm이다.

가운데 있는 콘덴서는 1000pF로 굵기 5.7mm, 높이 10mm이다. 우측 콘덴서는 10000pF로 굵기 10mm, 높이 24mm이다.
전극의 극성은 없다.

 

  슈퍼 커패시터 

 

 

이것이 경이적인 콘덴서, 슈퍼 커패시터(Super Capacity)이다.
용량은 0.47F(470,000μF)로 초대용량 콘덴서이다.

 

대용량의 콘덴서를 전원회로 등에 사용할 때에는 각별한 주의가 필요하다.

그 이유는 콘덴서가 텅비어 있을 때에는(전기가 축적되어 있지 않을 때에는)

전류가 계속 유입하므로 정류기 등이 과전류로 인해 파괴되는 경우가 있기 때문이다.

 

통상적인 전원회로의 평활 콘덴서는 1,000μF 정도이므로, 콘덴서는 순간적으로 충전되지만,

이러한 콘덴서를 사용하면 충전이 완료되기까지 회로가 쇼트되어 있는 것과 같다.

보호회로를 설치하지 않으면 위험하다.

 

용량이 크기 때문에 단시간의 백업(배터리 정도의 장시간은 아니지만) 등에 사용할 수 있을 것이다.

초대용량인데 비해 비교적 형태가 작으며, 직경이 21mm, 높이 11mm이다.
전극에 극성이 있으므로 주의할 필요가 있다.

폴리에스테르 필름 콘덴서(마일러 콘덴서) 

 

 

마일러(Mylar) 콘덴서라고도 하며, 얇은 폴리에스테르(polyester)

 필름을 양측에서 금속으로 삽입하여, 원통형으로 감은 것이다.

저가격으로 사용하기 쉽지만, 높은 정밀도는 기대할 수 없다. 오차는 대략 ±5%에서 ±10% 정도이다.

 

사진의 좌측부터 ... 

용량: 0.001μF(.001K로 표시)
        폭:5mm, 높이:10mm, 두께:2mm
용량: 0.1μF(104K로 표시)
        폭:10mm, 높이:11mm, 두께:5mm

용량: 0.22μF(0.22K로 표시)
        폭:13mm, 높이:18mm, 두께:7mm

메이커에 따라 용량을 표시하는 방법이 다르므로 주의할 필요가 있다.

 

 

 

폴리에스테르 콘덴서.

 

용량은 좌측으로부터
용량: 0.0047μF(472로 표시)
        폭:4mm, 높이:6mm, 두께:2mm
용량: 0.0068μF(682로 표시)
        폭:4mm, 높이:6mm, 두께:2mm
용량: 0.47μF(474K로 표시)
        폭:11mm, 높이:14mm, 두께:7mm

전극의 극성은 없다.

 

 

 

 

마이카 콘덴서

 

 

운모(mica)를 사용한 콘덴서이다. 운모는 온도계수가 작고

안정성이 우수하며, 주파수 특성도 양호하기 때문에, 

고주파에서의 공진회로나 필터회로 등에 사용된다.

또한, 절연내압도 우수하므로 고압회로에도 사용된다.  

이전에는 진공관식 무선송신기 등에는 흔히 사용되었다.

결점으로는 용량이 그다지 크지 않고, 비싸다.

전극의 극성은 없다.