저항이나 콘덴서 같은 부품은 내부 구조를 어떻게 만들어 원하는 전기적 특성을 갖게 하는 것일까요?

Question

전자기기에서 사용하는 작은 부품들은 겉으로 보기에는 단순한 금속이나 플라스틱처럼 보이는데, 저항이나 콘덴서 같은 부품은 내부 구조를 어떻게 만들어 원하는 전기적 특성을 갖게 하는 것일까요?

Answer 1

안녕하세요. 박재화 전문가입니다.

저항은 전기가 잘 흐르지 않는 금속막이나 탄소막을 아주 얇고 길게 만들어서 전류의 흐름을 일정하게 제한하도록 설계하는 부품으로 보시면 됩니다. 필요한 저항값은 재료의 종류나 길이, 두께를 조절해 만들고 칩저항은 내부 금속막의 모양을 미세하게 가공해 값을 맞춥니다.

콘덴서는 서로 마주 보는 두 전극 사이에 전기가 직접 통하지 않는 절연체인 유전체를 넣어서 전하를 저장하도록 만드는데, 전극의 면적이 넓고 서로 가까울수록 더 많은 전하를 저장할 수 있기 때문에 작은 부품 안에 여러 층을 겹쳐 넣는 방식들이 많이 사용되고 있습니다.

콘덴서 중에서도 세라믹 콘덴서는 얇은 세라믹층과 금속 전극을 수십~수백 층 이상 쌓아 작은 크기에도 큰 용량을 만들수 있도록 하는데, 이것이 MLCC라고 하는 부품입니다.

제 생각에는 전자부품의 핵심은 재료 자체보다도 내부 구조를 얼마나 정밀하게 설계하고 제조하느냐에 있다고 생각합니다.

Answer 2

안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.

저항은 내부에 탄소막 금속막 세라믹 등의 저항체를 일정한 길이와 두께로 형성해 전자의 흐름을 방해하도록 만들며 재료와 길이에 따라 원하는 저항값을 조절합니다 콘덴서는 두장의 금속 전극 사이에 세라믹 필름 산화막 같은 절연체를 넣어 전하를 저장하도록 만들고 전극 면적과 절연체이 두께 재질에 따라 정전용량이 결정됩니다 즉 작은 부품이라도 내부에서는 매우 정밀한 재료와 층 구조를 이용해 저항값이나 용량 전압 특성 등을 설계하며 같은 모양이라도 내부 구조에 따라 전기적 성능이 크게 달라집니다 그래서 전자부품은 외형보다 내부의 재료 조합과미세한 구조 설계가 원하는 전기적 특성을 만드는 핵심 기술이라고 할 수 있습니다

Answer 3

안녕하세요. 장철연 전문가입니다.

저항은 전기가 흐르기 어려운 물질을 정밀하게 만들어 저항값을 조절합니다.

금속막 저항은 세라믹 기판 위에 아주 얇은 금속막을 입히고 이를 나선형으로 깎아 전류가 지나가는 경로를 길게 만듭니다. 길이가 길수록 저항이 커지고 폭이 넓을수록 저항이 작아집니다. 100Ω 저항과 10kΩ 저항이 겉모습은 비슷해도 내부에서는 저항체 길이와 재질이 다릅니다. 고정밀 저항은 레이저로 미세하게 깎아 오차를 0.1% 이하로 맞추기도 합니다.

콘덴서는 금속판 두 장 사이에 절연체를 넣은 구조입니다.

금속판 면적이 넓을수록 용량이 커지고 간격이 좁을수록 용량이 커집니다. 그래서 스마트폰에 들어가는 MLCC는 세라믹 층과 금속 전극을 수백~수천 겹 적층합니다. 겉보기에는 쌀알보다 작은데 내부를 단면으로 자르면 마치 고층빌딩처럼 층층이 쌓여 있습니다. 그 결과 작은 부품 하나가 수 μF 이상의 용량을 가질 수 있습니다.

Answer 4

안녕하세요. 최정훈 전문가입니다.

저항은 니크롬선 같은 특수한 금속을 길게 늘리거나 비저항이 높은 탄소가루를 얅게 구우셔서 전류의 흐름을 일정하게 방해하도록 만들어지게 됩니다. 콘덴서는 전기가 통하지 않는 미세한 절연체 막을 두 금속판 사이에 끼워두어서 전하를 쌓아두는 구조로 설계되구요. 결국에는 재료의 고유한 성질과 두께와 면적같은 정밀한 미세구조 조절을 통해서 원하시는 정확한 전기적인 수치를 얻어내는것이 핵심이구요. 전기에서는 작은 부품 하나에도 정밀한 공학적인 기술이 많이 숨어 있습니다. 그래서 공부해보실 수록 신기하실겁니다.