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趨膚效應(yīng)與銅箔粗糙度

2022/06/06
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趨膚效應(yīng),就會(huì)想到銅箔粗糙度,就會(huì)想到導(dǎo)體損耗。

什么是趨膚效應(yīng)?交變電流通過(guò)導(dǎo)線時(shí),電流在導(dǎo)線橫截面上的分布是不均勻的,導(dǎo)體表面的電流密度大于中心的密度,且交變電流的頻率越高,這種趨勢(shì)越明顯,該現(xiàn)象稱為趨膚效應(yīng)(Skin effect)

“趨膚效應(yīng)”用于描述電流在導(dǎo)體內(nèi)的分布方式隨頻率及材料特性的變化。無(wú)論是單純線纜、同軸電纜、微帶還是天線導(dǎo)體,所有導(dǎo)體中均存在這一現(xiàn)象。

 

趨膚效應(yīng)實(shí)質(zhì)是電磁感應(yīng)--渦流,導(dǎo)體流入交流電在電流傳輸?shù)拇怪逼矫嫘纬?a class="article-link" target="_blank" href="/baike/1660563.html">交變磁場(chǎng),交變磁場(chǎng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),感性電動(dòng)勢(shì)在導(dǎo)體內(nèi)部形成渦流電流,這個(gè)渦流電流總是阻礙著通入交流電流的變化,你可以形象地理解為渦流這種力量把導(dǎo)體內(nèi)部的電流擠到了導(dǎo)體表面。

渦流與趨膚效應(yīng)

由于趨膚效應(yīng)的影響,導(dǎo)線的等效電阻增大,進(jìn)而使其損耗增大,我們需要盡可能增加傳輸導(dǎo)體的表面積,在相同橫截面的情況下,利用相互絕緣的多芯導(dǎo)線代替單根實(shí)心導(dǎo)線,或者使用空心導(dǎo)線傳輸交流電。

既然趨膚效應(yīng)存在于導(dǎo)體表面,那么在導(dǎo)體表面鍍金、鍍銀,減小傳輸?shù)谋砻骐娮鑿亩纳平涣鞯刃щ娮琛?/p>

對(duì)于在表面附近傳播的電流而言,一個(gè)極其粗糙和不平整的表面相當(dāng)于增加了其傳播路徑的長(zhǎng)度,因此此類(lèi)表面將導(dǎo)致更大的電阻性損耗。

說(shuō)到表面的導(dǎo)體損耗,還有一個(gè)因素:銅箔粗糙度。高速產(chǎn)品將銅箔粗糙度作為一個(gè)主要因素來(lái)考慮。在速率高,損耗要求嚴(yán)格的鏈路下,低粗糙度的銅箔是必須的,而這也是產(chǎn)品高速化必然選擇。

常規(guī)電解銅的表面粗糙度約為5um,對(duì)于5GHZ左右的信號(hào)不能表現(xiàn)出太大的影響。但是隨著頻率的提高趨膚深度就越小,就需要考慮使用高速板材搭配低粗糙度來(lái)使用。

參考文獻(xiàn):

https://www.sohu.com/a/370524885_120463177

https://zhuanlan.zhihu.com/p/64774675

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