전기 용어정리

단위

1A=1C/1s

 

1F=1C/1V

 

1V=1J/1C

 

1 T = 1 Wb·m−2 =10000G(가우스)

 

패럿[ farad , F] - 전기용량단위로 기호는 F이며, 1F은 1C의 전하를 주었을 때 전위가 1V가 되는 전기용량을 말한다

 

웨버 [weber ,Wb] -자기력선속의 단위로 기호는 Wb이고, 자기력선속밀도가 1만G인 균일한 자기장에 수직인 1m2의 평면을 통과하는 자기력선속을 1Wb로 정한다

 

E=hv=hc/λ (단위)

E = (eV) = [(1.6*10^-19C) * V] = C*V=J (볼트 정의 1V=1J / 1C =>1J= 1V*1C)

h*v = (J*s) * (1/s) = J

hc/λ =[ J*s ] *[ m/s ] / [ m ] = J

 

 

 

19장 전기재료

 

Valence Band / Conduction Band

 

Electrostriction(전기 일그러짐) electric fieldI(전기장을 가하면)->polarization(분극이 발생하고)->이온과 전자구름이 dispaced-> material에서 mechanical strain발생

 

Piezoelectricity(피에조 전기-압전기) -물질이 응력을 받으면 voltage를 develop [direct piezo-]

Pyroelectricity(파이로 전기)-물질의 온도변화->dielectric polarization->charge발생

 

Ferroelectricity(강유전성)-

1.어떤 종의 결정에서는 유전율이 온도가 저하함에 따라 증대하고, 어떤 임계온도에서 발산하여 상전이를 일으키고, 저온상에서 자발적인 전하의 편기(유전분극)가 발생하는 경우가 있다. 이런 성질을 강유전성이라 한다. 분극의 크기는 가해진 압력에 의존하므로 압력(음향이나 전위 등)과 전기신호를 변환하는 소자로 이용된다.

2.자발적인 전기분극을 가지고 그 자발분극 벡터의 방향이 외부에서의 전장으로 인해 반전될 수 있는 결정을 말한다. 일반적으로 강유전체는 전이점 이상에서 자발분극을 잃는다. 응용범위는 넓어 콘덴서, 압전소자, 트랜스듀서, 광학소자, 적외검출기 등에 이용되고 있다.

 

 

반도체(Semiconductor)->진성반도체, 불순물반도체(impurity semiconductor)

1.진성반도체(intrinsic semiconductor)

게르마늄(Ge)이나 실리콘(Si)의 결정(結晶)처럼 4개의 가전자(價電子)로 공유 결합하고 있는 반도체

 

2.불순물반도체(extrinsic semiconductor)

진성 반도체에 미량의 불순물을 혼입하여 만든 반도체. 불순물에는 5가의 원소인 도너나 3가의 원소인 억셉터가 사용된다. 전자를 n형 반도체, 후자를 p형 반도체라 한다.

 

 

다이오드(diode) -전류를 한 방향으로만 흐르게 하고, 그 역방향으로 흐르지 못하게 하는 성질을 가진 반도체 소자(semiconductor device)의 명칭

 

트랜지스터 - 전달(transfer)과 저항(resistor)의 합성 ,입력 신호의 변화를 출력 저항의 변화로 전달하여 신호를 증폭하는 장치

- 규소나 저마늄(게르마늄)으로 만들어진 반도체를 세 겹으로 접합하여 만든 전자회로 구성요소이며 전류나 전압흐름을 조절하여 증폭, 스위치 역할을 한다. 가볍고 소비전력이 적어 진공관을 대체하여 대부분의 전자회로에 사용되며 이를 고밀도로 집적한 집적회로가 있다. 접합형 트랜지스터와 전기장 효과 트랜지스터로 구분한다

종류 1.양극성 트랜지스터(BJT-pnp npn) 2.단극형 트랜지스터 (unmipolar transistor)

 

 

 

BJT 양극성 접합 트랜지스터 [bipolar junction transistor]

기본적으로 2개의 p-n 접합의 결합으로 구성되고, n 또는 p 영역이 2개의 p-n 접합에 공통되는 p-n-p형의 트랜지스터 또는 n-p-n형의 트랜지스터

 

LED (light emitting diode)

발광다이오드(LED)란 갈륨비소 등의 화합물에 전류를 흘려 빛을 발산하는 반도체소자로, m 반도체의 p-n 접합구조를 이용하여 소수캐리어(전자 또는 정공)를 주입하고 이들의 재결합에 의하여 발광시킨다.

전기에너지를 빛에너지로 전환하는 효율이 높기 때문에 최고 90%까지 에너지를 절감할 수 있어, 에너지 효율이 5% 정도밖에 되지 않는 백열등ㆍ형광등을 대체할 수 있는 차세대 광원으로 주목되고 있다. LED는 아래 위에 전극을 붙인 전도물질에 전류가 통과하면 전자와 정공이라고 불리는 플러스 전하입자가 이 전극 중앙에서 결합해 빛의 광자를 발산하는 구조로 이루어져 있는데, 이 물질의 특성에 따라 빛의 색깔이 달라진다.

 

 

태양전지(Solar Cell) - 태양 에너지를 곧바로 전기에너지로 변환할(광기전력 효과) 때 사용되는 장치.

 

절연체(Insulator) -전기나 열을 전하지 않는 물질. 부도체(不導體)라고도 한다. 실제로는 전기 전도도나 열 전도도가 아주 작은 것을 가리킨다. 유리, 에보나이트, 다이아몬드, 고무 등은 전기적 부도체이며, 솜, 석면, 재 등은 열적 부도체이다. 이들 물질은 열이나 전기가 빠져나가는 것을 막는 데 쓰이기도 하기 때문에, 절연체라고 한다

 

유전체 [dielectric substance] - 정전기장을 가할 때 전기편극은 생기지만 직류전류는 생기지 않게 하는 물질이다. 이는 전기장 속에 놓인 유전체 내부에서 무극성분자나 유극성분자 모두 전기쌍극자모멘트를 형성하여 주위의 전기장을 일정량 상쇄시키기 때문이다.

 

유전율(permittivity, ε) - 외부 전기장을 유전체에 가하면 유전분극 현상이 일어나 가해진 외부 전기장에 반대방향으로 분극에 의한 전기장이 생긴다. 결과 유전체내 전기장 세기가 작아진다. 이때 작아진 비율이 유전율이다

 

 

분극[ polarization ]

 

 

자기력선속밀도 [magnetic flux density] 단위 면적을 수직으로 지나는 자기력선의 수. 줄여서 자속밀도라고도 하며, 자기장의 크기를 나타내는데 사용한다. 단위는 가우스(G) 또는 테슬라(T)를 사용한다.

 

 

 

20장 자성재료

 

자기장 (magnetic field) -자석이나 전류, 변화하는 전기장 등의 주위에 자기력이 작용하는 공간으로, 자계(磁界) 또는 자장(磁場)이라고도 한다.

 

자기력 -

 

자기력선 -

 

자기선속밀도 -

 

 

전기장 -

 

자기력 -

 

electric motor - 전기에너지->운동에너지

 

generator - 운동에너지->전기에너지

 

변압기 (transformer) -상호 유도 원리를 이용하여 교류 전압을 더 높이거나 낮추는 데 사용되는 기기이다

 

상호 유도 -한 코일의 전류 변화가 이웃한 코일에 유도 기전력을 발생시키는 현상

 

 

magnetic dipole N극-S극

 

자성체[magnetic substance] 자성을 지닌 물질. 즉 자기장 안에서 자화하는 물질이다.

강자성체는 원자의 자기모멘트가 정렬되어 있어 자성이 강한 자성체이고, 상자성체는 원자의 열진동으로 인해 자화가 무질서하게 일어난 자성체이다. 반자성체는 외부자기장과 반대방향으로 자화가 일어나는 자성체이다.

 

Magnetic matrial 4가지구분

1.Ferromagnetic materials (강자성재료) -Fe Ni Co

2.Ferrimagnetic materials (페리자성체, 준강자성체) 분말 재료 - 플로피디스크에 사용되는 분말형 페라이트

3.Diamagnetic materials 반자성체 (초전도체가 여기에 포함된다.)

자기장과 반대 방향으로 자화되는 물질

4.Paramagnetic Materials (상자성체)

 

반강자성(antiferromagnetism)

 

비투자율(relative permeability , μr) 물질의투자율/진공의 투자율 μr(＝μ/μ0)

비자성체는 μr은 1에 가까운값, 자성체는 1보다 아주크다.

 

투자율(magnetic permeability, μ) =B/H

자기장의 영향을 받아 자화할 때에 생기는 자기력선속밀도와 진공 중에서 나타나는 자기장 세기의 비를 말하며 '자기유도용량', '자기투과율'이라고도 한다.자기장의 영향을 받아 자화할 때에 생기는 자기력선속밀도(磁氣力線束密度)와 진공 중에서 나타나는 자기장 세기의 비를 말한다. 진공의 투자율(µ진공)은 매우 작은 값으로 거의 0에 가까우며, 공기의 투자율도 이와 근사하여 이 값을 사용한다. 투자율은 물질의 종류에 따라 정해진다. 철 등의 강자성체나 페리자성체 등에서는 극히 큰 값을 나타내며, 그 값은 자성체의 자기적인 이력(履歷)이나 자기장의 세기에 따라 변한다

 

 

헨리[H] -회로에 흐르는 전류의 크기가 매초 1A씩 변함에 따라 유도기전력 1V가 발생하면 회로의 인덕턴스가 1헨리(H)라고 한다

 

역기전력 [counter electromotive force] - 전기회로 내의 임피던스 양끝에서 흐르고 있는 전류와 반대방향으로 생기는 기전력.일반적으로 전기회로 내의 임피던스 양끝에는 흐르고 있는 전류와 반대 방향의 전위차(電位差)가 생긴다.

 

상호유도계수(mutual inductance) -유도기전력과 시간당 전류의 변화율 사이의 비례상수이다. 코일의 모양, 감은 수, 철심의 종류 등에 의해 정해진다. 상호 인덕턴스라고도 한다

 

인덕턴스 [inductance]-회로에 흐르는 전류의 변화에 의해 전자기유도로 생기는 역기전력의 비율을 나타내는 양으로 단위는 H(헨리)이다. 자속(磁束) 변화의 원인에 따라 자체인덕턴스와 상호인덕턴스로 나눈다.

 

임피던스 [impedance] - 교류회로에서 전류가 흐르기 어려운 정도를 나타낸다. 복소수로서 실수부분은 저항, 허수부분은 리액턴스를 의미하며, 크기뿐 아니라 위상도 함께 표현할 수 있는 벡터량이다. 단위는 SI 단위계로 옴(Ω)을 사용하며, 보통 기호 Z로 표시한다. 임피던스의 역수는 어드미턴스라고 한다.

 

리액턴스 [reactance] - 교류회로에서 저항은 임피던스(Z로 표기)로 나타낸다. 이 임피던스의 요소는 저항(R)과 리액턴스(X)이고 단위는 옴(Ω)을 사용한다. 리액턴스 역시 저항과 같이 전류의 흐름을 방해하는 역할을 하지만 교류일 경우만 나타나며 접속된 전압과 흐르는 전류의 위상이 서로 다르게 나타난다. 인덕터에 의한 리액턴스를 유도리액턴스라 하고, 축전기에 의한 리액턴스를 용량리액턴스라 한다.

 

어드미턴스 [admittance] - 교류회로에서 전류의 흐르기 쉬운 정도를 나타내는 것

임피던스의 역수(逆數)이며, 직류회로의 컨덕턴스에 해당한다. 회로 내의 직류저항 ·자기 인덕턴스 ·커패시턴스 등과 주파수에 의해서 그 값이 결정된다

 

 

 

 

 

 

 

커패시턴스 [capacitance] - 물체가 전하를 축적하는 능력을 나타내는 물리량. 전기 용량 또는 정전용량이라고도 한다. 예를 들면, 콘덴서의 양극에 음·양의 전하가 축적될 때, 그 전기량은 양극 간의 전위차에 비례한다. 그 비례계수가 전기용량이다. 단위로는 패럿(F)을 사용한다.

 

인덕터[inductor] - 전류의 변화량에 비례해 전압을 유도하는 도선을 감은 코일, 기호는 자기적인 결합을 뜻하는 링키지(linkage)의 머리글자를 따서 L로 표시한다

전류의 변화량에 비례해 전압을 유도함으로써 전류의 급격한 변화를 억제하는 기능을 한다. 이때 회로에 흐르고 있는 전류의 변화에 따라 전자기유도로 생기는 역기전력(逆起電力)의 비율, 또는 권선에 흐르는 시간의 변화량과 권선에 발생하는 기전력의 비를 인덕턴스라고 한다.

 

콘덴서=축전기=응축기[condenser,capacitor] - 두 도체판 사이에 두고 전압을 걸면 음극에는 (-)전하가, 양극에는 (+)전하가 같은 크기로 모인다. 이때 모이는 전하량은 전압에 비례한다. 축전기는 이런 원리를 이용하여 전자회로에서 전하를 충전하거나 방전하는 역할을 한다. 보통 2장의 서로 절연된 금속판 또는 도체판을 전극으로 하고 그 사이에 절연체 또는 유전체를 넣는다. 절연체로는 운모, 유리, 자기, 절연유, 종이, 공기 등이 이용된다

 

축전지[storage battert] - 양과 음의 전극판과 전해액으로 구성되어 있어, 화학작용에 의해 직류기전력을 생기게 하여 전원으로 사용할 수 있는 장치이다. 화학에너지와 전기에너지 사이의 전환이 일어날 수 있도록 만들어져있는데, 그 횟수가 1회에 한정되는 것은 1차전지, 여러 번 가능한 것은 2차전지이다.

 

 

 

 

자속 [magnetic flux]

 

자속밀도=자기력선속밀도

균일하게 자화된 재료에서의 단위 면적당의 자속. 자속의 방향과 수직인 단위 면적당 자속선의 수를 의미하며, 자계의 세기를 측정하는데 사용된다.단위(SI)는 테슬라(T：Tesla) 또는 웨버(㏝/㎡)를 사용한다. 자속밀도 B는 자계의 세기H , 투자율 μ와의 사이에B=μH의 관계가 있다.

 

기전력 [electromotive force]

 

유도전류[ induced current]

전자기유도 [electromagnetic induction]

 

 

 

철손 [core loss, iron loss]

시간적으로 변화하는 자화력에 의해서 발생하는 철심의 전력 손실로, 히스테리시스 손과 와전류 손으로 구성된다

 

맴돌이전류=와전류[eddy current] - 변압기에서 어떤지

맴돌이손실 [eddy current loss]

히스테리시스 [hysteresis]

히스테리시스 손실 [hysteresis loss,]

 

자화력 [magnetizing force ,H] -물체를 자화하는 자계의 세기로, 보통 H로 나타낸다.

 

자계=자기장,자장[magnetic field ] -자기장 중에서 자석의 부근에 자력이 활동하는 공간을 자계라고 하며, 자계의 세기 단위는 [AT/m]이다

자계의 성질을 명확히 하기 위하여 이용되는 가상선을 자력선이라고 부른다. 자력선은 N극에서 나와 S극으로 들어가고 서로 끌어당기는 고무줄처럼 둥근 모양으로 수축하며, 같은 극성의 자력선은 서로 반발하는 성질이 있다.

 

자기력선=자력선

 

자기유도

 

자화=자기화[magnetization ,M]

모든 물체는 자기장 내에 두면 크건 작건 자화되는데, 자화되는 양상에 따라 강자성체(强磁性體)·상자성체·반자성체·페리자성체 등으로 구분된다. 이 중에서 상자성체와 반자성체는 자화되는 정도가 약하고 자기장을 제거하면 자성이 없어지지만, 강자성체는 자화되는 정도가 강하고, 또 자기장을 제거해도 자성이 남아 있는 경우가 많다. 일반적으로 아주 작은 부분의 자기 모멘트는 부피에 비례하므로, 단위 부피당의 자기 모멘트를 자화의 세기로 나타낼 수 있다

 

자화율(susceptibility χ )

1.이것은 자화의 세기와 그때의 외부자기장(자화력이라고 한다) 사이의 비이며, 상자성체나 반자성체에서는 자기장의 세기와 관계가 없는 물질 고유의 상수이지만, 강자성체에서는 자기장의 세기와 자화과정에 따라 그 값이 복잡하게 변한다.

2.등방성 상자성 내지 반자성 물질이 H인 자기장의 작용하에 I의 세기로 자화되었을 때 I/H＝κ인 비율을 생각하고, 이것을 물질의 자화율이라 부른다. 공학 방면에서는 이것을 자기 계수라고 부르고 있다. 일반적으로 κ는 단위 부피를 표준으로 하여 정의되고 부피 자화율이라고 불리는데, 단위 질량에 대한 양을 질량 자화율 또는 비자화율이라 부르고 χ로 나타낸다. 또 1몰에 대한 값을 몰 자화율 또는 분자 자화율이라 부르고 χM으로 나타낸다. 이것은 물질의 비중을 d, 분자량을 M이라고 하면 다음의 식이 주어진다

(카이)

 

 

자기 포화[magnetic saturation]

쇠를 자화하는 경우 자화력을 점차 증가시켜 주면 자속 밀도도 증가하지만 어느 점 이상이 되면 자화력을 증가해도 자속밀도는 거의 증가하지 않게 된다. 이러한 현상을 자기 포화라 한다. 이 특성은 자성체의 종류에 따라 다르다

 

 

자구=자기구역[magnetic domain] - 강자성 결정내에 발생한 자발성 영역으로, 영역 내에서는 자기 모멘트가 모두 어느 방향을 향하여 포화되어 있다. 자구의 치수 형상은 재질과 처리법에 따라 다르다. 자구와 자구의 경계면을 블로호의 벽(bloch wall)이라 한다.

 

 

 

자벽[ Magnetic Domain Walls ] 자화된 강자성체에서 자화된 방향이 서로다른 영역이 존재하는데 이영역의 경계를 자벽이라고 한다. 자벽내에서 회전하는 원자의 자기모멘트를 Bloch Wall 이라합니다.

 

큐리온도 [Curie Temperature ,Tc] - 물질이 자성을 잃는 온도로서 원자의 열 에너지가 자기 모멘트의 결합 에너지와 일치하는 온도

 

항자기성,보자성 [coercivity]

1.어떤 자성 물질의 자기유도를 포화 상태로부터 0(零)까지 내리기 위해서 필요한 소거 자기장의 세기. 항자기성은 어떤 물질의 자기적 견고성에 관한 지표로 쓰인다

2.물질을 자화한 후에 자화력을 제거하여도 어느 정도의 자화상태를 나타내는 물질의 성질.

 

잔류 자기 [remanence ,residual magnetism]

잔류 자기 자성체에 자계를 가해서 자화시킨 후 자계를 제거하여도 자화는 완전히 소멸되지 않고 어느 정도 남아 있다. 남아 있는 자화에 의한 이 자기를 잔류 자기라 한다

 

히스테리시스 루프=이력곡선 [hysteresis loop]

자기 유도 B와 유호 자계의 세기 H0의 관계를 나타내는 곡선으로, H0을 제로에서 +의 방향으로 증가하고 다음에 다시 반전해서 -의 방향으로 증가하고, 다시 반전해서 +의 방향으로 증가하면 B-H0 곡선은 루프를 그리게 된다. 이것이 히스테리시스 루프이다.

 

*큐리온도. 온도가 올라가면 자성을 잃는 이유.

간단하게 설명하면 "전자의 스핀이 온도 상승과 함께 불안정해지기 때문“

자성은 물질을 이루는 전자들의 스핀에 따라 결정됩니다. 오비탈 이론에서, 모든 오비탈에 +1/2, -1/2 전자가 둘 다 존재하는 물질이 dimagnetic 이라고 불리는 것과 같은 이치이죠. 만약 이 스핀 값이 균형을 맞추지 못하면 (=한 스핀값을 가지는 전자들이 더 많으면) 물질은 자성을 띕니다. 온도가 급격하게 상승하면 이 전자들이 불안정한 움직임을 보이게 됩니다. 따라서, 전자의 자전이라고 할 수 있는 스핀 또한 매우 불안정해지고, +1/2, -1/2의 값들에서 조금씩 벗어나게 되죠. 따라서 자성이 전체적으로 약해지는 것입니다.

 

 

강자성- soft 연질(연자석) 메모리재료 / hard 경질(경자석) 영구자석 히스테리시스루프와 연관

 

항전계 [ coercive electric field ] Hc

크면 영구자석permanent magnet 작으면 soft magnetic material

 

복합재료 magnet에서

복합재료는 eddy current loss를 줄이기위해 사용되는데 줄이는방법은

Q=VI= I^2R 이므로 전기비저항을 높여야 V=IR , I는 줄어들고 I항은 I^2이므로 전체 Q는 줄어든다. 아마 R=로 A/l 에서 Rho가 큰 물질을 선택해야할듯

 

결정자기이방성(magnetocrystalline anisotropy)

 

 

자기변형( magnetostriction) 자성체의 자화에 의해 일어나는 모양의 변화. 상자성체 및 반자성체에서도 매우 큰 자기장에서는 다소의 자기 변형이 일어나는데 보통은 강자성체만 관측된다

 

21장 광자재료

LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation 방사의 유도방출에 의한 광의 증폭) -빛이 증폭기 안에서 반복 반사하면서 유도방출을 반복하여 증폭되어 나온 것을 레이저(빛)라 한다

 

fluorscemce(형광)

물질이 빛의 자극에 의해서 발광하는 현상. 빛에너지를 받은 물질이 새로운 빛을 내는 것으로 반사와는 다르다. 쪼인 빛을 제거해도 계속 발광하는 것을 인광, 조사광을 제거하면 바로 소멸해 버리는 것을 형광으로 따로 구별하는 경우가 많다

 

Photon(광자) 물질은 파동성과 입자성 두 가지 성질을 지니고 있다. 파동의 성질로 본다면 빛은 전자기파에 해당하며, 입자의 성질로 볼 때 광자(광양자)로 명명한다

 

Phonon 결정 속의 원자의 진동, 결국 음파를 양자화하면, 음파는 입자성(粒子性)을 나타내게 된다. 포논은 이러한 입자의 성질을 가지는 음파이다

 

 

파장의길이 (m)

Gamma rays < X-ray < Ultra-violet < Visible < Infrared < Microwave < Radio

에너지 ( J )

Gamma rays > X-ray > Ultra-violet > Visible > Infrared > Microwave > Radio

=>파장의길이와 에너지는 반비례

 

가시광선에너지

1240/ λ 파장의길이 - 보라색 400nm 빨간색 800nm 1.55ev(빨)~3.1ev(보)

 

굴절률 -굴절계수 자유 공간에서의 빛의 속도(c) 대 물질 내에서의 빛의 속도(υ)의 비

c=1/ (유전율*투자율)^(1/2)

 

 

 

분산 (Dispersion)

•파장에 따른 굴절률의 편차

•모든 물질은 빛의 파장별로 굴절률이 다름

•여러 파장이 섞여 있는 빛은 매질 속에서 파장별로 다른각으로 굴절되어 빛이 성분별로 분리된다