表皮深さ計算機 | rfcalclab.com

表皮深さ計算機の使い方

導体材料を選択するか、カスタムの抵抗率（ρ）と比透磁率（μr）を入力してください。周波数を入力すると、RF電流が金属表面にどれだけ深く浸透するかが分かります。本ツールは δ = √(ρ / (π·f·μr·μ₀)) を評価します。ここで μ₀ = 4π×10⁻⁷ H/m です。表皮深さは、電流密度が表面値の約37%（1/e）まで低下する深さです。

高周波では、電流が表面付近に集中し（表皮効果）、実効交流抵抗が増加します。銅（ρ ≈ 1.72×10⁻⁸ Ω·m、μr = 1）の表皮深さは1 MHzで約66 µmですが、1 GHzではわずか約2.1 µmに縮みます。1/√fで変化するため、周波数が100倍になると深さは10分の1になります。これが多くのRF部品が銀や金でめっきされる理由で、電流は下にあるより安価な母材に決して到達しません。

この結果は、適切なめっき厚の選択や、高Qインダクタ、低損失伝送線路の設計に役立ちます。実用的な経験則は、表面金属がほぼすべての電流を運ぶように、導電性めっきを少なくとも3〜5表皮深さの厚さにすることです。ニッケルや鉄などの磁性導体はμrが高く、表皮深さがはるかに小さく、RFでの損失がはるかに大きくなります。これが、重要な信号経路で鉄系コネクタやPCB仕上げを避ける理由の1つです。

よくある質問

表皮効果とは何ですか？

表皮効果は、交流電流が導体内で表面近くに集中し、深さが増すにつれて電流密度が減少する現象です。

RFで表皮深さが重要な理由は？

RF周波数では表皮深さは非常に小さく（マイクロメートル単位）、導体の表面層のみが電流を流します。高導電率の金属（銀など）でメッキすることで損失を大幅に低減できます。

材料の透磁率は表皮深さに影響しますか？

はい。鉄やニッケルなどの磁性材料（高透磁率）は、銅などの非磁性材料よりも表皮深さがはるかに小さく、高周波での損失が大きくなります。