MWAVE-LABORATORY
~ RFDH version ~
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표면효과 (Skin effect & Skin depth) |
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신호의 주파수가 높아질수록, 도체 표면으로 전류가 집중하는 현상을 표면효과(Skin effect)라고 부릅니다. 그때 전류가 흐르는 깊이를 표면 깊이 (Skin Depth)라고 하지요. 여기서는 실제 깊이를 계산한, 실제적인 표면효과의 영향에 대해 알아보도록 하겠습니다. |
우선 표면깊이 δ는 아래의 수식처럼 나타낼 수 있습니다.
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여기서 μ 는 |
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, σ는 구리의 도전율 |
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을 적용하고, 단위를 um으로 |
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간략화하면 아래와 같이 됩니다. |
||||
여기서 σγ 는 구리에 대한 비도전율로서,
은을 제외한 대부분의 금속은 1 이하의 값을 가집니다.
아래에 이러한
각종 금속재료의 도전율을 표로 나타내보았습니다.
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재료 |
σ[S/m] |
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은 |
61e6 |
|
동 |
58e6 |
|
금 |
41e6 |
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알루미늄 |
40e6 |
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황동 |
26e6 |
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니켈 |
15e6 |
|
철 |
10e6 |
|
플래티늄 |
9.2e6 |
|
주석 |
9.0e6 |
|
연 |
5.0e6 |
아래는 각 금속마다 주파수별로 표면깊이(Skin Depth)를 계산한 표입니다.
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주파수(GHz) |
0.1 |
0.3 |
0.5 |
1 |
3 |
5 |
10 |
30 | |
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표면깊이 |
은 |
6.44 |
3.72 |
2.88 |
2.04 |
1.18 |
0.91 |
0.64 |
0.37 |
|
동 |
6.61 |
3.82 |
2.96 |
2.09 |
1.21 |
0.93 |
0.66 |
0.38 | |
|
금 |
7.86 |
4.54 |
3.52 |
2.49 |
1.44 |
1.11 |
0.79 |
0.45 | |
|
알루미늄 |
7.96 |
4.59 |
3.56 |
2.52 |
1.45 |
1.13 |
0.80 |
0.46 | |
|
황동 |
9.87 |
5.70 |
4.41 |
3.12 |
1.80 |
1.40 |
0.99 |
0.57 | |
|
니켈 |
13.00 |
7.50 |
5.81 |
4.11 |
2.37 |
1.84 |
1.30 |
0.75 | |
|
철 |
15.92 |
9.19 |
7.12 |
5.03 |
2.91 |
2.25 |
1.59 |
0.92 | |
|
플래티늄 |
16.59 |
9.58 |
7.42 |
5.25 |
3.03 |
2.35 |
1.66 |
0.96 | |
|
주석 |
16.78 |
9.69 |
7.50 |
5.31 |
3.06 |
2.37 |
1.68 |
0.97 | |
|
연 |
22.51 |
13.00 |
10.07 |
7.12 |
4.11 |
3.18 |
2.25 |
1.30 | |
위의 표를 보면, 매우 얇은 두께의 표면에만 전류가 흐른다는 것을 알 수 있습니다. 이를 통해 금속의 표면부가 엉성하거나 불균일한 경우 신호전달에 영향을 줄 수 있다는 것을 유추할 수 있습니다.
이러한 표면효과는 마이크로파대 이상의 주파수뿐만 아니라 VHF 등 의외로 낮은 주파수에서도 큰 영향이 있을 수 있기 때문에 주의를 기울여야 합니다.
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