표피 깊이 계산기 | rfcalclab.com

표피 깊이 계산기 사용 방법

도체 재료를 선택하거나 사용자 지정 비저항(ρ)과 상대 투자율(μr)을 입력하세요. 주파수를 입력하면 RF 전류가 금속 표면에 얼마나 깊이 침투하는지 확인할 수 있습니다. 이 도구는 δ = √(ρ / (π·f·μr·μ₀))를 계산하며, 여기서 μ₀ = 4π×10⁻⁷ H/m입니다. 표피 깊이는 전류 밀도가 표면 값의 약 37%(1/e)로 떨어지는 깊이입니다.

고주파에서는 전류가 표면 근처로 몰려(표피 효과) 유효 교류 저항이 증가합니다. 구리(ρ ≈ 1.72×10⁻⁸ Ω·m, μr = 1)의 표피 깊이는 1 MHz에서 약 66 µm이지만 1 GHz에서는 단지 약 2.1 µm로 줄어듭니다. 1/√f로 비례하므로 주파수가 100배 증가하면 깊이는 10배 감소합니다. 그래서 많은 RF 부품이 은이나 금으로 도금되는데, 전류가 그 아래의 더 저렴한 모재에 결코 도달하지 않기 때문입니다.

이 결과는 적절한 도금 두께를 선택하고 고-Q 인덕터나 저손실 전송선을 설계하는 데 도움이 됩니다. 실용적인 규칙은 표면 금속이 사실상 모든 전류를 운반하도록 도전성 도금을 최소 3~5 표피 깊이 두께로 만드는 것입니다. 니켈이나 철 같은 자성 도체는 μr이 높아 표피 깊이가 훨씬 작고 RF에서 손실이 훨씬 크므로, 중요한 신호 경로에서 철 함유 커넥터와 PCB 마감을 피하는 한 가지 이유가 됩니다.

자주 묻는 질문

표피 효과란?

표피 효과는 교류 전류가 도체 표면 근처에 집중되고 깊이가 깊어질수록 전류 밀도가 감소하는 현상입니다.

RF에서 표피 깊이가 중요한 이유는?

RF 주파수에서 표피 깊이는 매우 작습니다(수 마이크로미터). 즉, 도체의 표면층만 전류를 흘립니다. 저렴한 금속을 고전도성 금속(은 등)으로 도금하면 손실을 크게 줄일 수 있습니다.

재료 투자율이 표피 깊이에 영향을 미치나요?

예. 철이나 니켈과 같은 자성 재료(높은 투자율)는 구리와 같은 비자성 재료보다 표피 깊이가 훨씬 작아 고주파에서 더 높은 손실을 유발합니다.