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> 조원익 님의 글 "콘덴서의 정전용량값 측정방법은?"
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> 저는 연세대학교 기계공학과 정보저장연구센서의 박사과정 조원익이라고 합니다.
> 실험을 하던중 의문이 생겨서 질문드립니다. 지금 세라믹 콘덴서를 100nF을 쓰고 있는데, 저의 실험에서 콘덴서의 정전용량 값은 상당히 중요합니다.
> 그래서 테스터기로 측정하니 조금 변동은 있으나 정전용량을 측정할 수 있었습니다. 호기심으로 테스터에서 나오는 전압을 오실로스코프로 측정하여 보니 사각파에 정현파 주파수가 실려있는 형태이더군요. 제가 알기로는 정전용량은 사용하려는 전압의 주파수에 따라 정전용량값이 달라진다고 알고 있습니다. 그래서 사용하려는 장치의 고유 주파수가 430Hz인고 이것에 가까운 콘덴서를 선택해야하는 문제가 생겼습니다. 그래서 고가의 LCR미터를 구입하여 측정하여 보니 사용하려는 주파수에서도 정전 용량값이 계속 바뀌어서 도무지 정확하게 측정할 수가 없었습니다. 다른 콘덴서들도 이와 비슷했습니다. 제가 알고싶은 것은
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> 1. 정전용량을 어떤 원리로 측정하는가?(왜 테스터에서 그런 파형이 나오는지?)
> 2. 정전용량을 어떻게 측정하는 것이 가장 올바른 방법입니까?
> 3. 조금 변동이 있지만 오랜 시간이 지나면 정전용량도 크게 변하지 않는 정상상태로 거의 일정한 값을
> 갖는데, 이값을 쓰게되면 과도상태에서는 정전용량값이 다르게되어 제가 하는 연구를 하기 곤란하게 됩니다. 정상상태로 빨리도달하거나 정전용량값이 거의 일정한 콘데서는 없는 것입니까?
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> 최종 목표는 압전체(bimorph-type Piezoelectric)는 전기적으로 콘데서이므로 이것의 정전용량을 측정하려고하는 데, 이것은 일반 콘덴서보다 더욱 정전용량값의 변화가 큼니다.
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-------------- 답 변 --------------
안녕하세요?
우선 말씀하신 세라믹콘덴서의 경우 직류전압 및 교류전압에 대하여 용량이 변하는 것은 세라믹콘덴서의 특성입니다. 이러한 경향은 유전율이 클수록 현저해지며 직류전압이 증가함에따라 정전용량이 보통 감소합니다. 말씀하신 100nF, 430Hz에 적당한 콘덴서는 탠(탄)탈전해콘덴서입니다.
탠탈전해콘덴서의 경우 누설전류특성, 주파수특성, 온도특성등의 기본적인 특성이 우수하므로 노이즈리미터, 커플링회로, 필터회로에 많이 사용됩니다. 일반적으로 콘덴서는 절연저항의 누설전류, 유전정점(탄젠트델타), 주파수특성, 용량및 용량허용차, 정격전압, 극성 등이 정해져서 제조됩니다. 그러므로 사용하시는 콘덴서의 이러한 특성등을 미리 확인한 후 사용하시는것이 좋을 것으로 사료됩니다. 제 생각에는 측정방법이 크게 잘못되었다기 보다는 사용하시는 콘덴서의 선정을 먼저 고려하시는 것이 좋을 듯 싶습니다. 테스터에서나오는 파형은 일반적으로 콘덴서와 프루브(probe)저항은 RC값으로 정하여지는 Low pass filter역할을 하므로 특정주파수 이상의 성분은 제거되므로 정확한 사각파가 되지않습니다. 이점 참조하십시오. 또한 콘덴서의 등가회로는 단순한 콘덴서만으로 이루어지지 않으며, 리드선및 전극의 인덕턴스성분과 리드선및 전극의 저항, 절연저항, 콘덴서 전극간의 유전체가 일으키는 유전분극효과( 직렬의 저항과 capacitance로 표시됨)로 표시됩니다. 사용하시는 콘덴서를 등가회로로 전환하여 고찰해보면 등가회로의 직렬인덕턴스의 영향은 사용주파수가 높아짐에따라 커지므로 사용주파수가 높아지면 콘덴서는 코일로서 작용하는 특성을 지니기도 합니다. 그러므로 보통 콘덴서는 사용가능한 주파수를 표시하게됩니다. 압전체를 단순히 전기적인 콘덴서로 보시기 이전에 그 공리가 적용되는 한계와 범위를 먼저 정하십시오. 즉 우선 Modelling을 통하여 등가회로를 만들고, 주파수특성에따른 압전체의 전달함수로부터 콘덴서로서 작용하는 한계를 먼저정하는 것이 타당하리라 생각됩니다.