전압이 너무 높거나 낮으면 왜 작동하지 않나요?

Question

전자기기에서 전압이 너무 높거나 낮으면 정상적으로 작동하지 않는 이유가 궁금합니다. 반도체 소자마다 동작할 수 있는 전압 범위가 정해져 있는 이유와 정격전압을 초과했을 때 부품이 손상될 수 있는 원리를 알고 싶습니다.

Answer 1

안녕하세요. 최정훈 전문가입니다.

전자 기기는 정해진 전압 범위에서 전류가 흐르도록 설계되어 있습니다. 그래서 전압이 너무 낮으면은 반도체 스위치인 트랜지스터가 켜지지 않습니다. 그래서 신호 전달이 안 되고 작동을 멈추게 되죠. 반대로 전압이 너무 높으면 반도체 내부에 얇은 절연막이 견디지 못하고 전기적으로 파괴되어 버립니다. 또 정격 전압을 넘어서면은 전류가 과도하게 흐릅니다. 그래서 순간적으로 높은 열이 발생하죠. 결국 내부 회로가 타서 손상이 될 수도 있습니다. 결국 소자마다 동작 전압 범위가 정해져 있는 건 신호를 정확하게 전달하면서 부품 파손을 막기 위한 거죠. 낮은 전압은 힘이 모자랍니다. 그래서 스위치를 멈추는 거죠. 또 높은 전압은 회로 한계를 넘어 터지는 거라 적정 전압을 유지하는 것이 핵심입니다.

Answer 2

안녕하세요. 설재훈 전문가입니다. 전자기기는 결국 내부에 있는 반도체와 여러 부품들이 정해진 전압과 전류에서 작동하도록 만들어져 있기 때문입니다.

 전압이 너무 낮으면 반도체가 제대로 동작할 만큼 충분한 전기적 조건이 만들어지지 않아서 신호를 인식하지 못하거나 회로가 아예 켜지지 않을 수 있습니다. 반대로 전압이 너무 높아지면 반도체 내부에 너무 강한 전기장이 생기고, 예상보다 많은 전류가 흐르면서 부품이 과열될 수 있습니다.

 특히 반도체는 아주 얇은 절연층이나 작은 구조로 만들어져 있어서 높은 전압이 계속 걸리면 절연층이 손상되거나 내부에서 전류가 급격하게 증가하는 현상이 발생할 수 있습니다. 그러면 열이 발생하고, 심한 경우 반도체 내부가 타거나 회로가 망가질 수도 있습니다.

 그래서 반도체 소자마다 제조 과정에서 정상적으로 사용할 수 있는 전압과 전류의 범위, 즉 정격이 정해져 있는 것입니다. 쉽게 말하면 전자부품도 자기 몸이 견딜 수 있는 한계가 있어서, 너무 낮으면 제대로 일을 못하고 너무 높으면 과부하가 걸려서 손상될 수 있다고 보면 됩니다.

Answer 3

안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.

전자기기는 각 반도체와 회로가 특정 전압 범위에서만 원하는 전류와 신호를 만들도록 설계되어 있어 전압이 너무 낮으면 충분한 전류가 흐르지 않아 정상적으로 동작하지 않습니다 반대로 전압이 너무 높으면 소자에 과도한 전류가 흐르거나 내부 절연막이 파괴되고 열이 발생해 반도체 접합니다 회로가 손상될 수 있습니다 그래서 제조사는 소자의 특성과 안전 여유를 고려해 정격전압과 허용 전압 범위를 정하며 이를 벗어나면 오작동이나 영구적인고장이 발생할 수 있습니다