공머생의 공부노트

임피던스 분석법은 측정하고자 하는 시료에 교류 자극을 줌으로서 얻어지는 임피던스를 분석하는 방법으로 보통 주파수에 따라 실수 저항과 허수저항을 얻을 수 있다. 시료에 교류전압을 가하여 임피던스를 얻어내는 측정은 배터리, 전해 셀 같이 여러 화학종이 존재하는 계에 대해서 측정을 할 수 있을 뿐만 아니라 고체/고체 계면을 가지는 반도체나 더 복잡한 계면 구조를 가지는 경우에도 적용시킬 수 있어 그 범용성이 높다.  임피던스를 구하기 위한 가장 쉽고 고전적인 이해는 값을 구하려는 셀을 임피던스 브리지 한쪽에 연결하고 반대쪽에 연결된 R과 C를 조정하여 브리지의 균형을 맞추는 것이다. 측정 주파수를 가했을때 이 회로가 작동한다면, 전기화학셀과 동등하게 연결된 R과 C의 값이 셀의 밖에서 정해진다. 이를 통해 우..

수동소자를 구성하는 것은 chip들은 결국 소재이다. 소재의 비저항, 유전율, 투자율과 형상계수에 따라 회로성분이 결정된다. 즉 소재의 저항과 커패시턴스를 측정함으로서 비저항 (또는 전도도)와 유전율을 구할 수 있다.대부분의 고체 세라믹이나 반도체 디바이스의 경우 전자가 지나가지만 동시에 커패시턴스를 가진다. 그러므로 위의 회로와 같이 저항 R과 콘덴서 C가 병렬연결 되어있는 회로를 먼저 고려하자.  저항을 병렬으로 연결하는 경우 병렬 연결 원리에 의해 합성 저항은 아래 식과 같으며$$ \frac{1}{R}\ =\ \frac{1}{R1}+\frac{1}{R2}$$같으며 임피던스도 마찬가지로 병렬 합성저항의 방식을 그대로 적용하며 커패시터의 경우 용량 리엑턴스를 사용한다. $$ \ \frac{1}{Z}\ ..

직류전압이 아닌 교류전압이 계에 주어졌을 경우 3소자의 거동은 직류전원과 완전히 다른 모습을 보인다. 교류전압은 시간에 따라 전위차가 변화하는데 주로 사인파의 형태를 보이게 된다. 이때의 교류전압의 형태는 Vac(t)= V0 Sin(wt) 의 함수로 나타낼 수 있다. (w =2PI*f 진동수) 이때 저항의 경우 V=IR의 옴의 법칙이 그대로 성립하여 I = V/R의 관계식이 성립하며 Iac(t) = I0Sin(wt)의 전류 방정식을 갖게되며 이는 위상차가 존재하지 않고 전압의 증가에 따라 선형적인 증가 특성을 보여준다.커패시턴스가 포함된 회로의 경우는 Q=CV가 성립하는데, 콘덴서에는 전압이 가해짐에 따라 전하가 축적되고 이는 전압과 정전용량 상수에 비례한다. 커패시터만 존재하는 회로에서 커패시터의 전압..

우리가 일반적으로 전기회로를 구성할 때 크게 저항, 인덕턴스, 캐퍼시턴스의 구성요소로 시스템을 분석하게 된다. 회로를 구성하는 3가지 요소는 각각의 물리적 현상에 의해 전류를 적게 흐르게 만들거나, 전압을 흐르지 못하게 만들거나, 시간이 지남에 따라 전류가 정상상태로 흐르게 하는 현상을 보인다. 이 3가지의 회로요소가 중요한 이유는 모든 물리적 형태를 가지는 회로는 위의 3가지 회로의 선형결합으로 이해될 수 있으며 전압과 전류의 따른 미분방정식의 선형결합으로 그 전압, 전류를 시간에 따른 함수로 만들 수 있기 때문이다. 또한 이 회로요소들은 우리가 사용하는 전기화학 시스템에서 반도체, 유기/비유기성 계면, 배터리의 시스템에 그대로 이 이론을 접목시킬 수 있기 때문에 3가지 요소에 대한 물리적 이해는 필수..

1. 전기화학 셀이란? 다음과 같이 두 전극 사이에서 수전해가 일어나고 있는 상황을 가정하자. Anode에서는 H2O or HO로부터 Pt전극이 전자를 빼앗고, Cathode에서는 전자를 받아 수소이온과 반응하여 수소가스를 생성한다. 이런식으로 전자를 빼앗는 Anode와 Cathode가 결합된 형태를 Cell이라고 표현하며 Cell이 이루어 지지 않으면 일반적으로 반응은 일어나지 않는다. 참고로 앞선 포스팅에서 설명한 바와 같이 이러한 전해반응이 일어나기 위해서는 전하를 운반하는 이온의 존재가 필수적이다. 일반적으로 위의 실험은 전위차계에 의해 전압과 전류가 조절되는 상황에서 진행된다. 사실상 전기화학은 이러한 Potentiostat이라는 장비로 모두 해낼 수 있다. 이후의 포스팅에서 자세한 테크닉에 대..

전기화학은 전기적 효과와 화학적 효과의 상호작용에 중점을 둔 학문으로 주로 전자의 이동에 의해 생기는 에너지 변환이나 생성물 발생에 중점을 둔다. 즉 전자에 의해 어떤 화합물은 더 높은 에너지로 충전되기도 하고 방전되기도 하며 변화할 수 있고 이러한 변화를 만들어 내는 것은 대부분 전위차 (Potencial)에 의한 것이다. 태양전지, 배터리, 수전해 장비 등 현대에 중요하게 생각되는 화학장비들 대부분이 전기화학에 그 기초를 두고있다. 1. 용액 속 이온과 전해질 우리가 화학 상들의 사이의 계면을 고려할때 주의해서 봐야하는 것은 전자가 어디서 어디로 이동하는지, 어떤 물질이 이전자를 받아서 무엇으로 바뀌는지에 대한 것이다. 우선 전자가 이동하는 것에 대해 생각해보자. 대부분의 전기화학 실험과 반응은 물 ..