Trial and error

이론적인 콘덴서의 동작은 아래 그림과 같습니다


두 개의 전극 사이에는 유전체라고 불리는 물질로 절연되어 있습니다. 이때 양쪽 전극에 전압이 가해시면 두개의 전극 사이에 전하가 충전되기 시작하며 순간적으로 전류가 흐릅니다. 하지만 전극 사이에 있는 물질에 전하가 더 이상 충전될 수 없을 때는 전류가 흐르지 않으며 다시 두개의 전극 사이를 연결하면 충전되어 있던 전하가 회로를 따라 흐르게 됩니다. 이 과정을 콘덴서의 충전과 방전이라고 하며 콘덴서를 응용하는 모든 회로는 기본적으로 이 동작을 응용한 것입니다. 이때 콘덴서가 충전할 수 있는 전하의 양을 정전용량(F: 패럿)이라고 하며 콘덴서의 정전용량은 콘덴서에 사용된 유전체의 종류, 전극의 넓이, 전극 사이의 간격에 의해 결정됩니다.

즉, 콘덴서의 용량은 유전체의 유전율과 전극의 면적에 비례하고 전극 사이의 거리에 반비례합니다.

콘덴서의 기본 동작은 전하의 충전과 방전이므로 이를 이용하여 여러가지 전기적인 동작을 합니다. 가장 기본적인 동작은 직류는 통과시키지 않고 교류만 통과시키는 동작입니다.

콘덴서는 직류가 가해지면 전하가 충전되고 다시 충전된 전압과 반대되는 방향의 회로가 연결되면 방전이 일어납니다. 만일, 이 과정을 빠른 속도로 반복하면 어떻게 될까요? 콘덴서의 양쪽 끝에는 충전과 방전으로 인한 교류 전류가 흐르게 될 것입니다. 콘덴서가 직류는 통과시키지 않고 교류만 통과 시킨다는 것은 바로 이런 동작을 가리키는 말입니다.

콘덴서는 이와 같은 기본 동작을 이용하여 다음과 같은 다양한 회로를 구성하는데 사용됩니다.

저항을 사용하다 보면 저항 값들이 이상한 숫자들로 되어 있는 것을 알 수 있을 것입니다. 예를 들어, 47kΩ, 560Ω 등의 저항값은 있지만 정확히 500Ω의 값을 갖는 저항은 찾아볼 수 없습니다. 그 이유는 저항기 생산 업체에서 생산되는 저항들이 E계열이라는 값으로 정해져 있기 때문입니다. 저항의 E계열이란 KS, JIS와 같은 여러나라의 공업규격에서 공통적으로 사용하는 규격 중의 하나로 1부터 10까지의 숫자을 10의 등비급수로 나눈 값입니다. 예를 들어 E3 계열이라고 하면 다음과 같이 계산됩니다.


즉, E3계열의 저항이 있다면 1Ω, 2.2Ω, 4.7Ω, 10Ω, 22Ω, 47Ω, 100Ω… 과 같은 연속된 값을 갖게 됩니다. 그러나, 실제로는 E3 계열은 사용되지 않으며 가장 일반적인 2, 5, 10%의 오차를 갖는 저항은 E24계열의 저항 값을, 1%는 E96, 0.5% 이하의 오차를 갖는 경우에는 E192 계열의 저항값을 갖습니다. 오차가 적은 저항일수록 높은 계열을 사용하는 이유는 그만큼 종류가 많기 때문입니다.

저항을 생산할 때 이렇게 복잡한 숫자로 만드는 이유는 모든 수치의 저항값을 생산할 수 없으며 오차의 범위를 감안하면 연속적인 저항 값을 얻을 수 있기 때문이다.

일반용으로 가격이 싸며 가장 많이 사용되며 고정밀도나 대전력이 아닌 모든 경우에 가장 널리 사용되는 형태의 저항입니다. 단, 전류 잡음이 크기 때문에 고정밀도를 요구하는 경우에는 금속피막형을 대신 사용하기도 합니다.

----저항 범위：1.0 Ω∼100 ＭΩ
----전력 범위：1/8Ｗ,1/4Ｗ,1/2Ｗ
----오차 범위：±５％, ±2％
----온도 계수：+350∼-1300ppm/℃

한 덩어리의 저항체로 이루어진 저항이기 때문에 정확한 정밀도가 높은 저항을 만들기는 어렵지만 소형으로 고내압, 고저항의 제품을 만들기가 용이합니다. 또한, 생산 가격이 저렴하고 고주파 특성도 양호하지만 습기에 약하고 온도계수 역시 큽니다. 요즘에는 많이 생산되고 있지 않은 저항 중의 하나입니다

정밀한 저항이 필요한 경우에 가장 많이 사용되는 저항기로 특히 고주파 특성이 좋으므로 디지털회로에도 널리 사용됩니다. 제조 방법은 세라믹 로드에 니크롬, TiN, TaN, 니켈, 크롬 등의 합금을 진공증착, 스퍼터링등의 방법으로 필름 형태로 부착시킨 후 홈을 파서 저항 값을 조절하는 방법으로 만듭니다.

대량생산에도 적합하고 온도특성, 전류 잡음 등 많은 장점을 가지고 있지만 재료의 특성상 탄소피막 저항기에 비해 가격이 비쌉니다.

----저항 범위：20Ω∼2ＭΩ
----전력 범위：1/8Ｗ,1/4Ｗ,1/2Ｗ
----오차 범위：±0.5％,１％,２％
----온도 계수：±25∼±250ppm/℃

특히 열에 강하고 소형에 많은 전류를 흘릴 수 있어 전원 회로 등에 널리 사용됩니다.

저항 범위：10Ω∼100ｋΩ
전력 범위：0.5Ｗ,1Ｗ,2Ｗ,3Ｗ
오차 범위：±２％，５％
온도 계수：±200∼±350ppm/℃

금속분말(RuO)과 유리 분말의 혼합물로 저항막을 만드는 저항기로 우수한 내습, 내열성을 갖습니다. 하지만 고가이기 때문에 널리 사용되기 보다는 고온이나 습도가 높은 가혹 환경에 사용되는 기기에 주로 사용됩니다.

지금까지 앞에서 설명한 저항기는 대부분 금속 또는 탄소의 피막형이었지만 권선형 저항기는 금속 저항 선을 세라믹 로드와 같은 권심에 감아서 일정한 저항 값을 갖도록 만든 저항기입니다. 따라서, 정밀한 저항값을 갖는 저항기를 만들기 용이할 뿐만 아니라 고온과 습도에도 우수한 특성을 갖는 저항기를 만들 수 있습니다.

안정성이 좋은 정밀저항이므로 주로 계측기 등에 많이 사용됩니다.

저항 범위：0.1Ω∼200ｋΩ
전력 범위：1/8W∼2W
공칭 오차：±0,.1%,１％
온도 계수：±30∼±100

	시멘트 저항기는 온도와 습도로부터 저항기를 보호하기 위하여 저항체를 시멘트 몰드에 넣어 만든 저항기입니다. 이렇게 만든 저항기는 내전압 특성이 우수하며 고온에도 잘 견디므로 주로 대전력을 다루는 부분에 사용됩니다.
시멘트 저항기

	또한, 비슷한 대전력 저항기 중에는 메탈클래드 저항기가 있는데 이 저항기는 방열성을 보다 높이기 위하여 방열핀을 갖춘 금속 케이스에 몰딩한 저항기 입니다. 메탈클래드의 금속 케이스에는 주로 알루미늄 등이 사용됩니다.
메탈클래드 저항기

시멘트 저항기와 메탈클래드 저항기에 사용되는 내부 저항체는 주로 권선형 저항기이지만 경우에 따라서는 다른 형태의 저항체가 삽입되기도 합니다.

	회로가 점점 소형화 되고 부품의 대부분이 SMT(Surface Mount Technology) 공법에 의해 장착되면서 개발된 새로운 형태의 저항기 입니다. 이러한 칩 형태의 저항기는 세라믹 기판 위에 저항체를 후막 형태로 얹어서 제조하며 지속적으로 소형화가 이루어지고 있습니다. 특히 고주파 특성이 우수하고 소형이므로 핸드폰, 컴퓨터등의 최신 기기들에는 대부분 이러한 칩 형태의 저항기가 사용됩니다.
메탈클래드 저항기

회로가 점점 소형화 되고 부품의 대부분이 SMT(Surface Mount Technology) 공법에 의해 장착되면서 개발된 새로운 형태의 저항기 입니다.이러한 칩 형태의 저항기는 세라믹 기판 위에 저항체를 후막 형태로 얹어서 제조하며 지속적으로 소형화가 이루어지고 있습니다. 특히 고주파 특성이 우수하고 소형이므로 핸드폰, 컴퓨터등의 최신 기기들에는 대부분 이러한 칩 형태의 저항기가 사용됩니다.

	일반적으로 모든 물질은 온도가 변화함에 따라 전기저항 값이 달라집니다. 저항기의 저항온도계수도 이 특성을 나타내는 것입니다. 저항기에서는 이 수치가 낮을수록 안정된 저항이라고 할 수 있지만 반대로 이 특성을 적극 활용한 부품이 바로 서미스터(Thermistor)입니다. 서미스터는 금속산화물을 혼합 성형한 후 소결(sintering)이라는 과정을 거쳐서 만드는 부품으로 저항이라기 보다는 반도체 소자에 가까운 부품입니다. 하지만 회로 안에서의 전기적인 역할은 분명히 저항이며 온도 센서의 역할을 합니다.
표준형 NTC 서미스터

이중에서 가장 널리 사용되는 것은 NTC 서미스터이며 컴퓨터의 메인보드에서부터 각종 냉온방기의 온도 센서로 널리 사용됩니다. 서미스터 소자의 온도 측정 범위는 -50℃ ~ 500℃까지 다양하지만 실제로는 실온 부근의 온도 측정에 가장 많이 사용되며 보다 고온의 온도 측정에는 PT100 측온저항체와 같은, 다른 종류의 온도 센서들이 사용됩니다.