회로소자와 회로정수

1. 수동소자와 능동소자의 구분

- 소자는 에너지 소모 여부에 따라 수동소자와 능동소자로 나뉜다.

1-1 수동소자 (Passive Element)

- 증폭이나 전기에너지의 변환없이 단순히 에너지를 소비, 축적, 통과시키는 작용을 한다. 따라서 외부 전원 공급이 필요없이 단독으로 동작한다. 

- 동작특성이 선형적이다. (단, 고주파에서는 비선형적 -> 초고주파공학) 

- ex) 저항(R), 인덕터 혹은 코일(L), 캐패시터 혹은 축전기(C)

1-2 능동소자(Active Element)

- 전원으로부터 받은 에너지를 이용하여 신호의 에너지를 변화시키는 소자이다. 따라서, 입출력 단자만 가지는 수동소자와 달리 외부 전원 공급을 위한 단자가 추가적으로 필요하다. 

- 동작특성이 비선형적인 특성을 가진다.

- ex) Diode, OP-Amp, Transistor 등

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2. Resistance와 Resistor

- Resistance : 전류의 흐름을 방해하는 성질

- Resistor : 저항을 가진 수동소자.

2-1 Ohm's Law

2-2 Resistivity(비저항)

- 물질이 전류의 흐름에 얼마나 저항하는지를 측정한 물리량, 물질에 따라 고유값을 가진다.

- 온도에 따른 Resistivity의 변화

> 도체 Resistor :  온도가 상승하면 증가

> 반도체 Resistor : 온도가 상승하면 감소

> 온도 의존성은 작을수록 좋기 때문에 Resistor의 종류와 사용환경을 고려해야 한다. (단, 온도센싱을 위해 저항을 사용할 경우는 제외)

- 일정한 Resistivity를 가지는 물체의 저항은 길이에 비례하고 단면적에 반비례한다.

2-3 Conductance(전도율)와 Conductivity(전도도)

- Conductance : Resistance의 역수 [mho]

- Conductivity : Resistivity의 역수 [ρ]

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3. Capacitance와 Capacitor

3-1 Capacitance (C)

- Capacitor(=축전기=콘덴서)가 전하를 저장할 수 있는 능력. 단위 전압당 물체가 저장하거나 내보내는 전하의 양. 단위는 Farat [F].

3-2 Capacitor의 구조

- 기본 구조 : 전기가 흐르지 않는 절연체(=유전체)를 2개의 금속판 사이에 끼워넣은 모양. 

(-> 원통형, 구형 등의 capacitor의 cap값 구하는 법 -> 전자기학)

3-3 Capacitor의 전류, 전압 특성

- DC steady state일 때, capacitor는 open처럼 동작.

3-4 Capacitor의 연결

- 직렬연결 : 저항의 병렬연결처럼 계산됨.

- 병렬연결 : 저항의 직렬연결처럼 계산됨.

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4. Inductance와 Inductor

4-1 Inductance (L)

- Inductance : Inductor(=Coil=Reactor)에서 전류의 변화가 유도기전력이 되어 나타나는 정도. 단위는 Henry [H].

- Inductor : 자기장의 형태로 에너지를 저장하는 소자. 전류 - 자속 변환이 일어난다.

4-2 Inductor의 구조

- 기본 구조 : 전선을 감은 형태. (-> 다양한 형태의 Inductor의 Inductance값 구하는 법 -> 전자기학)

4-3 Inductor의 전류, 전압 특성

- DC steady state일 때, Inductor는 short처럼 동작.

4-4 Inductor의 연결

- 직렬연결 : 저항의 직렬연결처럼 계산됨.

- 병렬연결 : 저항의 병렬연결처럼 계산됨.