극판 면적, 간격, 유전체 재료가 정전용량을 결정하는 방식

정전용량은 커패시터의 세 가지 핵심 물리적 매개변수인 극판 면적, 극판 간격, 유전체 투자율에 의해 결정됩니다. 이 요소들은 주어진 전압에서 얼마나 많은 전기장 플럭스(본질적으로 저장 가능한 전하)가 극판 사이에 발생하는지를 좌우합니다.

극판 면적

다른 조건이 동일하면 극판 면적이 클수록 정전용량이 높고, 작을수록 낮아집니다. 더 큰 표면이 같은 전기장 강도에서 더 많은 전하를 모을 수 있기 때문입니다.

극판 간격

극판이 서로 가까워지면 전기장 강도(전압/거리)가 증가하여 저장 전하가 늘고 정전용량이 상승합니다. 간격을 늘리면 반대 효과가 나타납니다.

유전체 재료

상대 투자율(유전 상수)이 높은 물질은 같은 가전압에서 더 많은 전기장 플럭스를 허용합니다. 따라서 동일한 기하학적 조건에서 고-k 유전체를 사용하는 커패시터가 저-k 재료를 사용하는 것보다 더 큰 정전용량을 가집니다.

상대 투자율은 물질의 투자율과 진공의 투자율 비율입니다. 예를 들어 상대 투자율 7인 유리는 진공보다 7배 강한 전기장 플럭스를 허용합니다.

물질	상대 투자율 (유전 상수)
진공	1.0000
공기	1.0006
PTFE, FEP ("테플론")	2.0
폴리프로필렌	2.20 ~ 2.28
ABS 수지	2.4 ~ 3.2
폴리스티렌	2.45 ~ 4.0
왁스 종이	2.5
변압기 오일	2.5 ~ 4
경질 고무	2.5 ~ 4.80
나무 (참나무)	3.3
실리콘	3.4 ~ 4.3
베이클라이트	3.5 ~ 6.0
석영, 용융	3.8
나무 (단풍나무)	4.4
유리	4.9 ~ 7.5
피마자유	5.0
나무 (자작나무)	5.2
운모, 머스코바이트	5.0 ~ 8.7
유리 결합 운모	6.3 ~ 9.3
자기, 스테아타이트	6.5
알루미나	8.0 ~ 10.0
증류수	80.0
바륨-스트론튬-티타나이트	7500

균일한 유전체로 분리된 한 쌍의 도체에 대해 정전용량은 다음 공식으로 추정할 수 있습니다:

가변 커패시터

위 매개변수 중 하나를 조정하여 정전용량을 가변적으로 만들 수 있습니다. 일반적인 방법은 유효 극판 겹침 면적을 변화시키는 것입니다. 아래 이미지는 상호 맞물린 금속 극판과 공기 간극을 사용하는 전형적인 가변 커패시터를 보여줍니다. 축을 회전시키면 겹침 면적이 변하여 피코패럿 범위에서 정전용량이 조절됩니다. 이는 무선 주파수 회로에서 자주 사용되는 구성입니다.

극판 면적, 간격, 유전체 재료가 정전용량을 결정하는 방식

극판 면적

극판 간격

유전체 재료

가변 커패시터

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