커패시터가 인덕터를 능가하는 이유: 낮은 손실, 소형 크기, 우수한 절연

인덕터처럼 이상적인 커패시터도 저항성, 전력 소모 성분이 없는 순수 리액턴스 소자입니다. 그러나 실제로는 커패시터가 인덕터보다 훨씬 순수한 경향이 있는데, 내부 직렬 저항을 매우 낮게 설계할 수 있기 때문입니다.

그 결과, 실제 커패시터의 임피던스 위상 각도는 동등한 인덕터보다 -90°에 더 가깝게 접근하여 전력 손실이 현저히 줄어듭니다.

커패시터는 인덕터 대비 더 작고 가볍습니다. 전기장이 주로 극판 사이에 국한되는 반면, 인덕터는 코어 밖으로 확장되는 자기장을 생성하므로 커패시터는 인접 회로와 전자기 잡음 결합이 덜 발생합니다.

이러한 장점들은 설계자가 두 소자 유형 중 어느 것이든 실행 가능할 때마다 커패시터를 선호하게 만듭니다.

커패시터가 눈에 띄는 저항 효과를 보이면 손실성(lossy)이라고 부릅니다. 주요 손실 원인은 도체가 아닌 유전체 재료인데, 도체 경로가 최소화되어 있기 때문입니다. 유전체는 변화하는 전기장에 반응하여 열을 발생시키는데, 이 손실이 회로에서 유효 저항으로 나타납니다.

이 가열 효과는 고주파에서 더 두드러지며, 두 금속판 사이에 고주파 교류를 가해 플라스틱 필름을 경화시키는 유전체 가열 공정 등에 활용되기도 합니다.

유전체 손실을 최소화하기 위해 엔지니어들은 손실 특성이 낮은 재료를 선택합니다. 아래는 일반적인 유전체를 손실이 적은 순서부터 많은 순서로 상대적으로 순위 매긴 표입니다:

유전체 손실

유전체 손실은 이상적 정전용량과 직렬 저항, 병렬 저항 모두로 나타납니다:

다행히 이러한 기생 저항들은 일반적으로 미미합니다—낮은 직렬 저항과 높은 병렬 저항—대부분의 인덕터에서 발견되는 기생 저항보다 훨씬 덜 영향이 큽니다.

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