수동소자와 능동소자

수동소자와 능동소자

수동소자(Passive Element) : 증폭이나 전기 에너지의 변환과 같은 능동적 기능을 가지지 않는 소자로 전자 소자. 저항기, 콘덴서, 인덕터, 트랜스, 릴레이 등이 있다. 능동소자와는 반대로 에너지를 단지 소비, 축적, 혹은 그대로 통과시키는 작용을 하고, 수동적으로 작용할 뿐, 먼저 나서서 어떠한 일을 하지는 않는다. 수동소자는 외부전원이 필요 없이 단독으로 동작이 가능하다. 만들어진 후에는 입력 조건에 의한 소자의 특성 변화가 불가능 하고, 소자의 특성이 수동적으로 상황에 알맞게 전류나 전압이 인가되지 않은 상태에서 결정되어 있는 소자이다. 기본적으로 선형 동작을 하기 때문에 수동소자는 선형 해석만으로도 충분한 해석이 가능하다.

부품별 설명

저항 - 전류의 흐름을 방해하고, 전위차(V)를 만듬

인덕터(코일) - 전류의 변화량에 비례하는 전압유도로 전류의 급격한 변화 억제

        *저항성분이 주파수에 비례하므로, 주파수가 높을 때는 높은 저항성분

커패시턴스(콘덴서) - 전압의 급격한 변화를 막음.

        *저항성분이 주파수에 반비례

☆ 인덕터와 커패시턴스는 전기적 잡음을 걸러내는 필터역할을 하기도 함

 

 

능동소자(Active Element) : 입력과 출력을 갖추고 있으며，전기를 가한 것만으로 입력과 출력에 일정한 관계를 갖는 소자. 에너지의 발생이 있는 것을 능동 소자라고 하지만, 에너지 보존 법칙이 성립하여 정상상태에서는 에너지 지수가 0으로 되기 때문에 실제로 에너지가 발생하는 것은 아니며 전원으로부터의 에너지를 써서 신호의 에너지를 발생시키는 등, 에너지 변환을 하는 것이 능동소자이다. 그렇기 때문에 능동소자는 신호단자 외 전력의 공급이 필요하다. 대표적인 부품으로는 연산증폭기, 다이오드(모든 다이오드가 아니라, 터널 다이오드나 발광다이오드 같이 부성저항특성을 띄는 다이오드만), 트랜지스터, 진공관 등이 있다.

부품별 설명

(1) 연산 증폭기(OP Amp) : 두 개의 입력단자와 한 개의 출력단자를 갖는다. 연산 증폭기는 두 입력단자 전압간의 차이를 증폭하는 증폭기이기에 입력단은 차동 증폭기로 되어있다. 연산 증폭기를 사용하여 사칙연산이 가능한 회로 구성이 가능하므로 연산 증폭기라 부르며, 미분기 및 적분기 구현도 가능하다.

 * 이상적인 연산증폭기 : R_i → ∞ , R_o = 0

(2) Diode : 한쪽방향으로 전류를 흘리거나 역방향 전류 차단하는 스위치기능

            입력신호가 기준보다↑ Short → 전류 통과

            입력신호가 기준보다↓ Open → 전류 차단

(3) TR : 증폭작용 및 스위칭 역할을 하는 반도체 소자.

         전자의 이동도 > 정공의 이동도

         ⇒ npn 형을 많이 이용

 

선형 회로 → 수동소자만으로 구성된 회로

비선형 회로 → 능동소자가 하나라도 사용된 회로