세라믹 커패시터란?
세라믹 커패시터는 도체에 세라믹을 사용한 커패시터입니다.
커패시터는 두 장의 금속판과 금속판 사이에 끼워진 유도체로 구성되어 있습니다. 커패시터의 유도체에는 여러 가지 재료가 사용되며, 각각 특징이 있습니다.
세라믹 커패시터는 유전율이 높고, 크기가 작고 열에 강한 것이 특징입니다. 또한, 주파수 특성이 좋은 커패시터로 고주파 회로 등에 많이 사용되고 있습니다.
세라믹 커패시터의 사용 용도
세라믹 커패시터는 디지털 회로의 바이패스 커패시터로 활용됩니다. 커패시터는 교류 전류를 흘려보내지만 직류 전류를 흘려보내지 않는 것이 특징입니다.
세라믹 커패시터는 세라믹의 특성을 이용하여 커플링 커패시터나 라인 필터로 활용됩니다. 예를 들어, AC/DC, DC/DC 컨버터 회로나 회로 차단기용 회로 등입니다.
또한, 고주파 및 저주파 노이즈를 제거하기 위해서도 널리 사용되고 있습니다.
세라믹 커패시터의 원리
일반적인 커패시터와 원리는 동일하며, 두 개의 전극 사이에 세라믹 유전체를 넣어 전극 사이에 전압을 발생시키면 전극에 전하가 축적되고, 어느 정도 축적되면 전하를 방출하는 커패시터로서의 성질이 나타납니다.
커패시터가 저장할 수 있는 전하의 용량을 커패시턴스라고 합니다. 유전체의 재질과 전극 사이의 거리, 유전체 층의 수에 따라 용량과 성질이 달라집니다.
세라믹의 유전체에는 유도율이 높은 세라믹이 사용되며, 주요 재료는 산화티타늄과 알루미나를 사용합니다. 또한, 티타늄산 바륨을 사용하면 가격이 다소 비싸지만 더 큰 용량의 커패시터를 만들 수 있습니다.
세라믹 커패시터의 종류
세라믹 커패시터의 종류는 크게 저유전율형, 고유전율형, 반도체형이 있습니다.
1. 저유전율형
산화티타늄을 주 유전체로 사용하며, 온도 변화에 강해 온도 보상용으로 이용됩니다. 커플링용으로도 사용됩니다.
2. 고유전율형
티타늄산 바륨 등이 유전체로서 산화티타늄보다 유전율이 높습니다. 커패시턴스가 큰 특징이 있어 평활 회로에 사용되지만 다소 비싸다는 단점이 있습니다.
3. 반도체형
유전체에 스트론튬 티타네이트 등의 반도체 세라믹을 사용합니다. 크기가 작고 용량이 크며 절연성이 좋은 커패시터로 알려져 있습니다. 가격은 세 가지 중 가장 높습니다.
세라믹 커패시터에 대한 기타 정보
1. 세라믹 커패시터의 용량을 읽는 방법
세라믹 커패시터는 본체 크기가 작기 때문에 ‘0.1uF’, ’10uF’와 같이 용량을 직접 표기하지 않고 1~3자리 숫자로만 표시합니다.
1~2자리의 경우
1~2자리의 경우 단순히 숫자를 그대로 읽고 ‘pF(피코패럿)’의 단위를 붙인 것이 정전용량입니다. 예를 들어 ‘5’라면 5pF, ’33’이라면 33pF가 됩니다.
숫자가 작은 만큼 그대로 인쇄할 수 있고, 용량이 작은 커패시터는 그만큼 본체 크기도 작아지기 때문에 이렇게 표현하고 있습니다.
3자리의 경우
3자리의 경우, 탄소 피막 저항 등과 마찬가지로 상위 2자리는 그대로 수치로 읽고, 3자리는 승수로 곱합니다. 이 역시 단위는 ‘pF’입니다. 예를 들어 ‘104’라면 10×10의 4제곱=100000pF=100nF=0.1uF, ‘223’이라면 22×10의 3제곱=22000pF=22nF=0.022uF가 됩니다.
한편, 칩 타입의 세라믹 커패시터에는 본체에 용량을 기재하지 않는 것이 많아지고 있습니다. 실장이나 부품 교체 시에는 사용 직전에 테이프에서 꺼내거나 소분할 수 있는 케이스에 보관하는 등 커패시턴스를 측정할 수 있는 테스터로 확인한 후 실장하는 것을 추천합니다.
2. 세라믹 커패시터의 극성
일반적으로 세라믹 커패시터는 극성이 없기 때문에 회로에서 어느 방향으로도 장착할 수 있습니다. 리드 부품의 경우 한쪽 면에만 커패시턴스가 인쇄되어 있기 때문에 기본적으로 커패시턴스가 인쇄된 면이 같은 방향을 향하도록 합니다.
또한, 키가 큰 부품이 근처에 있는 경우, 나중에 수치를 읽을 수 있는 방향으로 장착하면 확인 시 보기 쉬운 기판이 됩니다.
3. 세라믹 커패시터의 내압
세라믹 커패시터에는 인가할 수 있는 전압의 상한이 정해져 있습니다. 그러나 커패시터 본체의 크기나 정격값에 따라 본체에 기재되어 있지 않거나 약칭으로 기재되어 있는 경우가 있습니다.
특히 높은 전압을 취급하는 회로에 사용할 때는 데이터 시트나 제조사 모델 번호 등을 잘 확인해야 합니다. 긴 영숫자 나열로 되어 있는 제조사 모델 번호 중에는 내압에 관한 정보가 포함되어 있는 경우도 있기 때문입니다.