적층세라믹콘덴서(MLCC)란 무엇인가? (2)

《 적층세라믹콘덴서(MLCC)란 무엇인가? (2) 》

지난 1편에서는 MLCC가 전자제품에 있어서 안정된 전류를 반도체에 공급을 할수 있도록 도와주는 역할을 한다고 설명을 하였다. 

다시 말해서 물을 저장하는 댐처럼 홍수나 가뭄에도 언제나 안정적으로 물을 하류에 흘려 보낼수 있는 것처럼 MLCC도 외부에서 오는 맥류(Ripple Current)를 방지하여 반도체에 일정 전압으로 전류를 흘려 보내는 역할을 하게 된다.

그렇다면 커패시터(Capacitor)라는 것은 무엇을 의미하는 것일까?

회로를 구성하는 3요소에는 저항(R), 인덕턴스(L), 커패시턴스(C)의 성분이 있고 이를 줄여서 RLC 회로(Circuit)라고 하며 이 3성분은 전류의 흐름을 방해 혹은 조절을 해주는 역할을 한다.  

여기서 R은 말그대로 전류의 흐름을 막는 방해요소다. 인덕턴스는 흔히 코일(Coil)이라고 하며 실제 코일과 같이 꼬여있다. 그리고 커패시턴스는 우리가 다룰 커패시터인데 커패시터 안에는 유전체가 들어있어 내부는 전류가 흘러가지 않고 유전체의 분극만이 발생이 된다.

유전체란 무엇인가? 사전적인 의미는 "전기적 유도 작용을 일으키는 물질. 보통 부도체이다."라고 정의를 내리고 있는데 유전체에 전압을 가하게 되면 유전체가 극성을 가지는 전기 쌍극자(electric dipole)이라는 분극(Polarization)이 발생하여 정렬하게 된다.

유전체 역할을 할수 있는 물(H2O)을 예를 들어 설명을 해보겠다. 물의 화학식은 H2O라고 하며 수소원자(H) 2개와 산소원자(O) 1개로 구성이 되어 있으며 물의 형태로 존재할때는 "전체적"으로 중성이다. 

그런데 물에 있는 산소원자가 전기 음성도가 강하여 수소에 있는 전자를 산소 방향으로 끌어 당김으로써 산소는 "부분적"으로는 음성(minus) 전하를 가지고 있고, 수소는 역으로 "부분적"으로 양성(plus) 전하를 가지고 있다.  

다시 말하면 물 분자는 "전체적"으로 중성(neutral)이나 원자별로는 부분적으로 음의 전하와 부분적으로 양의 전하를 가지고 있다고 보면 된다.

말이 안되는 이야기나 쉽게 이야기를 하자면 어떤 사람의 온도는 전체적으로 0도를 유지해야 하는데 머리의 온도(부분온도)가 +20도라면 양쪽 팔의 온도(부분온도)는 각각 -10도라는 말로 이해를 하면 될것이다.    

따라서 물분자의 경우는 전기적으로는 중성이나, 산소에는 부분적인 음의 전하를 그리고 수소에는 부분적인 양의 전하를 가지고 있으며 이를 전기 쌍극자라고 칭한다.

이런 전기 쌍극자에 전압을 걸어주게 되면(전압을 걸어 전류를 흘러주게 되면) 실제 물은 전기적으로 중성의 성질인 부도체이므로 전류가 흘러가지 않으나 위에서 설명한 바와 같이 물에는 부분적인 양의 전하와 부분적인 음의 전하로 구성이 되어 있어 전압의 방향에 따라 물분자가 정렬이 되게 된다.

다시 말해서 물분자에서 음의 전하를 가지고 있는 산소원자가 +전극을 향할것이고, 물분자에서 양의 전하를 가지고 있는 수소원자가 -전극을 향할것이다.

그러므로 물이라는 유전체에 전압을 걸게 되면 A 부분의 +전극에 부분적인 음성 전하를 가진 산소 원자가 향할것이고 자연스레 반대로는 부분적인 양성을 가진 수소 원자가 배치가 되어 계속 연속적으로 정렬이 된다.

그리고 컨덴서안에 있는 물질이 외부 전기장에 의해서 분극(Polarization)이 잘되면 잘될수록 유전율이 좋다라고 말을 한다. 또한 유전율이 높을수록 전하를 잘 축적하게 된다.

오해를 하지 말아야 할것은 유전율이 높다라고 하는 것은 유전체 내의 물질들이 분극이 잘되어 정렬이 잘된다는 의미를 뜻하지 전류가 흐른다는 것은 아니다. 

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