월요일, 8월 20, 2018
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전해콘덴서 이야기(1)

글쓴이 : SOONDORI

정확한  용어는  커패시터(Capacitor)가 맞지만 흔히 콘덴서(Condenser)라고도 불리운다. (과거 일본인들 용어를 따라했다는 이야기가 있다) 전해, 필름 등 커패시터 제작방법은 여러가지가 있고 각각의 동작특성도 다르다. 그 중 값싸게 대용량 제품을 만들 수 있는 것이 전해콘덴서이고  과거부터 전자회로에서 널리 쓰이고 있지만 1) 수명이 1000~2000시간 정도로 짧고,  2) 몇 가지 전기적, 전자적인 특성한계도 있다. 이는 곧 ‘노화를 전제로하는 골칫거리 부품’이라는 것이고 30년, 40년 또는 그 이상 오래된 빈티지기기라면 전량교체가 필수라는 뜻이 된다.

구조는 두 개의 극판을 놓고 중간에 액상전해질(흔히 쓰이는 알루미늄콘덴서, 탄탈콘덴서) 또는 고체전해질(이산화망간화합물, 유기반도체, 도전성고분자화합물)을 채운다. 흔히 사용하는 알루미늄콘덴서(Aluminum Electrolytic Capacitor)는 절연체 역할을 하는 알루미늄 산화피막(AlO3) 전극층 하나와  또다른 알루미늄 전극층을 두고 중간에 전해액이 묻은 전해지(Paper Separator) 층을 배치한다. 이 다겹층을 돌돌말아 봉입하면 흔히 보는 동그란 모양의 전해콘덴서가 되는데 용량이 클 수록 단면적도 커져야 하므로 전체 체적 즉, 콘덴서의 높이와 직경은 커지고 무게도 증가한다. 아주 큰 콘덴서는 장착하는 방법이 따로 정해져 있다.

(출처 : http://www.we-online.com)

알루미늄 산화피막은 한쪽방향으로 전기를 흘리는 성질이 있어서 전해콘덴서는  +/- 극성구분이 있다. 극성을 반대로하면 전해액이 끓어오르고 압력이 증가하여 콘덴서가 폭발하고 경우에 따라 회로가 단락될 수 있는데 중/대용량 콘덴서는 그 폭발력이 상당하기 때문에 콘덴서 상부에 방폭용 홈을 가공해 놓는다. 참고로  두 전극에 산화피막층을 가공하면 무극성 콘덴서가 되고 배치된 회로의 가압극성(≠ 신호극성)이 수시로 변하는 경우 사용된다. 극성 콘덴서 두 개를 직렬(+ → – 그리고 – → + 또는 그 반대의 조합)로 연결하면 개별용량 합산값의 1/2 용량인 무극성 콘덴서가 된다.

전해콘덴서는 회로온도에 따라 수명, ESR 등 동작특성이 달라진다. 시중에는 85도, 105도 제품이 있고 같은 동작조건에서라면 후자가 수명이 훨씬 더 길다. 전해콘덴서는 사용할 수록 용량이 감퇴되므로 오디오기기 설계자들은 기대하는 사용기간을 정해놓고 여유치를 반영한다. 30년전에 나온 동일 용량의 전해콘덴서에 비해 요즘의 콘덴서들은 그 크기가 30% 이상 작다.  전극층 가공 시  에칭기술을 적용하여 작은 체적공간에서 단면적을 크게 늘릴 수 있고 전해액 등 제조기술도 발전했기 때문이다. 밀집회로가 많아진 요즈음에는 콘덴서 크기를 최대한 작게 만드는 것이 곧 제품 경쟁력이다.

 

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