博客

铜走线的趋肤效应

已有 1417 次阅读2017-8-31 15:54 | 趋肤效应, 铜走线, 铜走线的趋肤效应, 于博士信号完整性

高频电流流过导体时，电流会趋向于导体表面分布，越接近导体表面电流密度越大。这种现象就是趋肤效应。频率越高，电流就越集中在导体表面，可以想象，当频率足够高时，电流几乎只分布在导体表面上薄薄的一层，导体内部几乎没有电流。下面两张图分别为圆形导线和矩形导线上高频电流分布情况。

为什么会有这种现象呢？电磁波很难穿透铜这样的良导体，电磁波进入良导体后，场强振幅会急剧衰减，最终导致电流密度随着深度增加急剧下降，衰减符合指数规律。

趋肤深度用来描述电流在多大程度上接近导体表面，定义为电磁波场强振幅衰减到表面场强1/e的深度。可以表示为

对于像铜这样的良导体，电导率极高，所以随着频率升高，很快就表现出明显的趋肤效应。下图是铜导体趋肤深度和频率的关系。6MHz多一点趋肤深度近似1mil，大概在55MHz左右的时候趋肤深度约0.35mil，1GHz时约0.1mil。从这些数据看，趋肤效应必然对高速信号产生很大影响。铜箔表面并不像看起来那么光滑，趋肤效应导致信号损耗增加。