기초전자공학의 내면의 아름다움

Jan 29, 2024

개방 회로는 수동 부품의 놀라운 복잡성을 보여줍니다.

Eric Schlaepfer는 노력하고있었습니다. 그는 문제의 원인인 문제가 있는 탄탈륨 커패시터를 발견했을 때 깨진 테스트 장비 조각을 수리하기 위해 노력했습니다. 부품이 어떻게든 단락됐고 그는 그 이유를 알고 싶었습니다. 그래서 그는 내부를 살펴보기 위해 그것을 닦았습니다. 그는 단편의 출처를 찾지 못했지만 그와 그의 공동 작업자인 Windell H. Oskay는 훨씬 더 나은 것을 발견했습니다. 바로 전자 제품 내부의 숨막히는 숨겨진 세계입니다. 그 후 몇 시간에 걸쳐 연마, 청소, 사진 촬영을 하여 Open Circuits: The Inner Beauty of Electronic Components(No Starch Press, 2022)를 제작했습니다. 그 내용은 다음과 같습니다. 저자가 쓴 것처럼 이러한 구성 요소에 대한 모든 것은 특정 기술적 요구 사항을 충족하도록 의도적으로 설계되었지만 그 설계는 "우연한 아름다움, 즉 전혀 예상하지 못했던 것들의 창발적인 미학"으로 이어집니다.

전자공학의 폭넓은 세계를 포괄하는 책에서 우리 IEEE Spectrum이 놀라울 정도로 설득력 있게 발견한 것은 우리가 생각하는 데 많은 시간을 할애하지 않는 수동 부품의 내부였습니다. 트랜지스터, LED 및 기타 반도체가 작동하는 곳에 있을 수 있지만 저항기, 커패시터 및 인덕터의 단순한 물리학은 그 자체로 훌륭합니다.

모든 사진: Eric Schlaepfer 및 Windell H. Oskay

직경이 약 4mm인 이 안정성이 뛰어난 필름 저항기는 저렴한 탄소 필름 사촌과 거의 동일한 방식으로 만들어졌지만 정확한 정밀도를 가지고 있습니다. 세라믹 막대는 저항성 필름(얇은 금속, 금속 산화물 또는 탄소)의 미세한 층으로 코팅된 다음 완벽하게 균일한 나선형 홈이 필름에 가공됩니다.

저항기를 에폭시로 코팅하는 대신 광택이 나는 작은 유리 봉투에 밀봉되어 있습니다. 이는 저항기를 더욱 견고하게 만들어 저항기의 장기적인 안정성이 중요한 정밀 기준 계측과 같은 특수한 경우에 이상적입니다. 유리 외피는 에폭시와 같은 표준 코팅보다 습기 및 기타 환경 변화에 대해 더 나은 격리 기능을 제공합니다.

15회전 트리머 전위차계를 저항 범위의 한쪽 끝에서 다른 쪽 끝으로 이동하려면 조정 나사를 15번 회전해야 합니다. 미세한 분해능 제어로 조정해야 하는 회로는 단일 회전 방식 대신 이러한 유형의 트리머 포트를 사용합니다.

이 트리머의 저항성 요소는 흰색 세라믹 기판에 실크 스크린 처리된 세라믹과 금속의 복합체인 서멧 스트립입니다. 스크린 인쇄된 금속은 스트립의 각 끝을 연결 와이어에 연결합니다. 단일 회전 트리머에 있는 말굽 모양의 저항 요소를 편평한 선형 버전으로 만든 것입니다.

조정 나사를 돌리면 플라스틱 슬라이더가 트랙을 따라 이동합니다. 와이퍼는 슬라이더에 부착된 스프링 장착 금속 접점인 스프링 핑거입니다. 금속 스트립과 저항 필름 스트립의 선택된 지점 사이에 접촉합니다.

커패시터는 에너지를 정전기의 형태로 저장하는 기본적인 전자 부품입니다. 대량 에너지 저장, 전자 신호 평탄화, 컴퓨터 메모리 셀 등 수많은 방법으로 사용됩니다. 가장 간단한 커패시터는 두 개의 평행한 금속판과 그 사이에 간격이 있는 것으로 구성되지만 커패시터는 전극이라고 불리는 두 개의 전도성 표면이 절연체로 분리되어 있는 한 다양한 형태를 취할 수 있습니다.

세라믹 디스크 콘덴서는 가전제품이나 장난감 등에 흔히 사용되는 저가형 콘덴서입니다. 절연체는 세라믹 디스크이고 두 개의 평행판은 디스크의 외부 표면에 증발되거나 스퍼터링되는 매우 얇은 금속 코팅입니다. 연결 와이어는 납땜을 사용하여 부착되며 전체 어셈블리는 단단하게 건조되고 커패시터가 손상되지 않도록 보호하는 다공성 코팅 재료에 담궈집니다.

필름 커패시터는 헤드폰 증폭기, 레코드 플레이어, 그래픽 이퀄라이저 및 라디오 튜너와 같은 고품질 오디오 장비에서 자주 발견됩니다. 주요 특징은 유전체 재료가 폴리에스테르나 폴리프로필렌과 같은 플라스틱 필름이라는 것입니다.