전기회로와 전자회로는 무엇이 다른가

전기 · 전자회로에 사용되는 소자는 수동소자와 능동소자로 나눌 수 있습니다. 수동소자는 저항(R), 코일(L), 커패시터(C) 등이고 능동소자는 트랜지스터(Tr, FET), 집적회로(IC), 다이오드(D) 등입니다.

일반적으로 전기회로는 수동소자만으로 구성되는 회로이고 전자회로는 수동소자에 더해 능동소자를 사용하여 구성되는 회로를 가리킵니다.

수동소자와 능동소자

수동소자는 전력을 소비하거나 전류와 전압을 축적 또는 방출하는 소자이고, 능동소자는 전기신호를 증폭하거나 발신하는 반도체소자를 가리킵니다.

• 전기회로
수동소자(저항, 코일, 콘덴서)를 사용하여 구성된 회로.
• 전자회로
수동소자(저항, 코일, 콘덴서)와 능동소자(트랜지스터, IC, 다이오드 등)를 사용하여 구성된 회로.

이러한 능동소자를 사용하지 않고 회로가 구성되어 있으면 전기회로, 능동소자가 사용되어 회로가 구성되어 있으면 전자회로입니다.

수동소자의 기능과 역할

RLC 직렬회로

전기회로와 전자회로에 사용되는 수동소자(저항, 코일, 콘덴서)의 각각의 소자의 기능과 역할은 다음과 같습니다.

◆ 저항
저항은 직류회로와 교류회로 모두에서 전류의 흐름을 방해하려고 하는 성질이 있으므로 부하에 흐르는 전류와 부하에 가해지는 전압을 최적이 되도록 조정할 때 사용합니다.

그러나 저항은 전력을 소비하는 성질이 있으므로 막무가내로 사용하면 소비전력이 커집니다.
※ 전열기의 전열선(저항)은 전기를 열에너지로 바꾸기 위해 사용하고 있습니다.

기호 : R
단위 : Ω (옴)

◆ 코일
코일은 모터와 통신장비를 수신부 등에 사용되고 있습니다. 코일에 직류를 흘리면 전자석이 되어 전류가 잘 흐르지만, 교류를 흘리면 유도기전력의 작용에 의해 주파수가 높아질수록 유도 리액턴스가 증가하고 전류가 흐르기 어려워지는 특성이 있습니다. 또한 교류를 흘리면 전류는 전압보다 위상이 90° 지연(지연위상)됩니다.

기호 : L
단위 : H (헨리)
유도 리액턴스 : XL = ωL = 2πfL
※ ω(오메가)는 각속도(각주파수)입니다.

◆ 콘덴서
콘덴서에 직류를 흘리면 전기를 축적하거나(충전) 축적된 전기를 방출(방전)시키기 때문에, 이 충방전 특성을 연구하고 이용합니다. 또한 노이즈를 제거할 때 사용됩니다.
※ 커패시터에 축적된 전기량(전하)은 q = CV [C]로 표시됩니다. C = 정전용량, V = 전압.

교류를 흘린 경우에는 아무것도 하지 않아도 충전과 방전을 반복하게 되는데, 일반적으로 전류가 흐르지만 전류는 전압보다 위상이 90° 진행(진행위상)하게 됩니다. 이 성질을 이용하여 코일 성분에 의해 위상이 어긋났을 때 생긴 역률의 악화를 개선하기 위해 사용됩니다. 또한, 교류를 흘리면 용량 리액턴스가 발생합니다.

기호 : C
단위 : F (패럿)
용량 리액턴스 : X C = 1 / (ωC) = 1 / (2πfC)

능동소자의 기능과 역할

전자회로에 사용되는 능동소자(트랜지스터, IC, 다이오드) 각각의 기능과 역할은 다음과 같습니다.

◆ 트랜지스터
트랜지스터의 종류에는 전류에서 전류의 흐름을 제어하는 ​​바이폴라 트랜지스터와 전압에서 전류의 흐름을 제어하는 ​​전계효과 트랜지스터(FET)가 있습니다.

바이폴라 트랜지스터는 p형 반도체와 n형 반도체를 npn형 또는 pnp형이 되도록 접합하여 이미터, 컬렉터, 베이스라는 3개의 전극을 갖게 한 반도체소자입니다.

전계효과 트랜지스터는 접합형(n채널 접합형, p채널 접합형)과 MOS형(n채널 MOS형, p채널 MOS형)으로 나뉘며 소스, 드레인, 게이트라는 3개의 전극을 갖게 한 반도체소자입니다.

두 트랜지스터는 주로 작은 전기신호를 증폭시켜 큰 전기신호로 변환할 때 사용하지만, 스위치로서의 기능을 갖게 할 수도 있습니다.

◆ IC
IC(집적회로)는 매우 작은 기반에 트랜지스터, 다이오드, 저항, 콘덴서 등의 전자회로를 배치한 것으로, 전기를 사용하여 움직이고 있는 가전제품을 소형 · 고성능화하는 데 기여하고 있습니다.

이전에는 소자 수에 따라 SSI, MSI, LSI, VLSI, ULSI로 구분되어 있었지만 최근에는 그다지 사용하지 않습니다.

◆ 다이오드
다이오드는 p형 반도체와 n형 반도체를 접합하여 만들어져, p형 반도체 측에 애노드(anode), n형 반도체 측에 캐소드(cathode)라는 두 전극을 갖게 한 반도체소자입니다.

다이오드는 애노드에서 캐소드 방향으로만 전류가 흐르는 성질(정류 작용)이 있기 때문에, 전류를 한 방향으로 흘리는 목적으로 사용합니다. 교류전기를 다이오드에 통과시키면 마이너스 전기를 제거하여 직류전기로 변환할 수 있어서 스마트폰의 AC어댑터 등에 이용되고 있습니다.

그 외에도 전기에너지를 빛에너지로 변환하는 발광다이오드(LED), 빛에너지를 전기에너지로 변환하는 태양전지도 다이오드입니다.