커패시턴스는 왜 판재에 의존하지 않습니까?

학생으로서, 저항기가 무엇인지 이해 한 후 커패시터에 대해 배우면서, 커패시턴스는 적어도 내가 알고있는 커패시터의 모든 유형에서 사용되는 판의 특성에 의존하지 않는다는 사실에 놀랐습니다.

"플레이트가 작동하는 한 아무런 차이가 없습니다." 그게 사실입니까?

그렇습니다. 정전 용량은 다음과 같습니다.

$C = \frac q V$

여기서 q는 판 사이의 전하와 V 전압입니다.

전하 $q$ 가 "유지"될 수있는 한이 관계가 적용된다. 충전이 정적 인 상태이므로 움직이지 않는 "좋은"도체를 가질 필요 가 없습니다.

특정 전압 ( $V$ 이인가되어 커패시터 판 상에 특정 전하 ( $q$ 가 존재하는 한, $C$ 가 결정될 수있다.

플레이트가 불량 도체 (높은 저항)인지 여부는 중요하지 않습니다. 모든 충전이 최종 위치에 도달하는 데 시간이 더 오래 걸리기 때문입니다. 최종 상태에서는 전하량이 동일하므로 전도 판이 양호한 커패시터와 비교하여 차이가 없습니다.

커패시터 의 동적 거동 을 보면 (빠른 전압 변화에 어떻게 반응 하는가) 플레이트의 전도도에 영향을 줄 수 있습니다. 우선 커패시터는 추가적인 직렬 저항을 나타냅니다. .

커패시터의 활성 부분은 유전체입니다. 그것이 에너지가 저장되는 곳, 전압이 발전하는 곳입니다. 플레이트는 단지 올바른 장소로 전류를 전달합니다. 저항이 높으면 커패시터가 손실 될 수 있지만 커패시턴스는 변경되지 않습니다.

마찬가지로 저항의 저항은 리드가 아닌 저항 부품의 재질과 형상에 따라 다릅니다.

인덕터의 활성 부분은 코일 내의 철, 페라이트 또는 공기 공간입니다. 왜냐하면 에너지가 저장되는 위치이기 때문입니다. 고 저항 와이어는 인덕터 손실을 유발하지만 인덕턴스를 변경하지는 않습니다.

$N_A = 6×10^{23}$$C = 6×10^{18}e$따라서 1 몰의 금속은 원자 당 하나의 이동 전자를 가정 할 때 100000 C에 충분한 전하 운반체를 가지고 있습니다. 알루미늄 판이있는 100V에서 1000μF의 커패시터에서, 27μg의 알루미늄 원자 만 전하를 유지하기 위해 단일 전자를 기증 / 수용하면 나머지 원자는 중립을 유지합니다. 판의 무게가 5g이라고 가정하면, 99,9995 %의 중성 원자와 1 개의 전자가없는 0,0005 %의 원자가 있습니다. 분명히, 플레이트에 전하 캐리어가 부족하기 전에 고장으로 인해 전형적인 커패시터가 고장날 것입니다.

자유 캐리어의 양이 훨씬 적고 도핑에 의존하는 반도체의 상황이 바뀝니다. 그럼에도 불구하고, 판이 완벽하게 전도성을 유지하고 공핍 영역이 커짐에 따라 판 사이의 거리 만 변한다고 가정하면 정전 용량을 정적 근사치로 계산하기가 더 쉽습니다. 항상 가능하지는 않습니다. 빠른 동적 프로세스에서 접합 커패시턴스는 전하 흐름에 대한 방정식 (예 : 이 방정식)을 사용하여 적절하게 설명 할 수 있으며 솔루션은 실제로 플레이트의 재질에 따라 다릅니다.

내가 아는 한, 정적 인 경우에도 재료의 선택이 중요합니다. 그렇지 않다면, 대부분의 절연체가 그 안에 전하 캐리어가 존재할 가능성이 있기 때문에 전극으로도 사용될 수 있음을 의미합니다. 전극 재료의 선택이 중요한 몇 가지 추론과 과학적 연구 : DOI : 10.1109 / 16.753713 및 doi.org/10.1063/1.1713297 것은 모델이 배우고 좋은 근사이다. 더 이상은 아닙니다. 전극 재료가 중요한 주된 이유는 정전기 장이 발생하더라도 EM 필드가 도체에 도달하기 때문입니다.

LT; DR은 모델의 한계를 알고 있습니다 : 중요하지만 종종 무시할 수 있습니다.

인덕터의 경우와 동일합니다. 인덕턴스의 값은 와이어의 전도도에 관계없이 일정하게 유지됩니다. 그것을 극도로 가져 가서 전파의 속도와 전파가 어떻게 공간을 통해 전파되는지 고려하십시오.

자유 공간의 임피던스는 자유 공간의 투자율 과 유전율 에 의해 결정되며 이들은 각각 미터당 헨리와 미터당 패럿으로 측정됩니다. 그러나 여유 ​​공간에는 도체가 없습니다.

전형적인 커패시터에서, 전하는 반대로 대전 된 전극에 가장 가까운 각 전극 부분에 얇은 층으로 집중 될 것이다. 이 층은 본질적으로 항상 0이 아닌 두께를 가지며, 각각의 하전 입자와 표면 사이의 거리는 그 하전으로 인한 전위차에 영향을 미치지 만, 실제로는 측정 불확실성 또는 기타 혼란으로 인해 왜소 해지기에 충분히 효과가 거의 없습니다 효과.

많은 실제 커패시터는 도체 재료에 대한 의존성이 매우 약합니다. 커패시터 등가 직렬 저항 (ESR)은 플레이트 재료 및 두께 / 라우팅에 영향을받으며 전력 응용 분야에서 중요한 제한 요소입니다. 이는 펄스 응용 제품의 피크 방전 전류에도 영향을줍니다.

실질적으로, 많은 파워 필름 커패시터는 금속 화에 가용성 링크를 갖기 때문에 커패시터의 고장 부분이 회로에서 제거된다 (및 커패시턴스 강하). 이것은 커패시터 판과 관련된 주요 실제 고려 사항입니다.