De huiddieptecalculator helpt bepalen hoe ver een wisselstroom een geleider doordringt.
Deze diepte, huiddiepte genoemd, is afhankelijk van de frequentie, soortelijke weerstand en permeabiliteit van het materiaal.
Het is essentieel voor het ontwerp van geleiders, antennes en RF-circuits, waarbij de stroomverdeling verliezen en efficiëntie beïnvloedt.
Gebruikte formule
δ = √(ρ / (π × f × μ₀ × μr ))
Of :
δ = huiddiepte (m)
ρ = soortelijke weerstand van het materiaal (Ω·m)
f = signaalfrequentie (Hz)
μ₀ = vacuümdoorlaatbaarheid (H/m)
μr = relatieve permeabiliteit van het materiaal
Uitleg
Huiddiepte geeft aan hoe ver wisselstroom een geleider kan doordringen.
Een hogere frequentie of een grotere permeabiliteit verkleint deze diepte, waardoor de stroom dichtbij het oppervlak wordt geconcentreerd en de verliezen toenemen.
Deze informatie is van cruciaal belang voor kabels, RF-circuits en componenten waarbij de effectieve weerstand afhangt van de stroomverdeling.
Gebruik
Deze tool wordt gebruikt door RF-ingenieurs, circuitontwerpers en technici om:
- Evalueer verliezen in hoogfrequente geleiders.
- Kies het juiste materiaal voor kabels en antennes.
- Optimaliseer het circuitontwerp en minimaliseer de oppervlakteweerstandseffecten.
Rekenvoorbeeld
Voor een koperen geleider (ρ = 1,678 μΩ cm, μ r ≈ 1) bij een frequentie van 2 GHz :
Converteer ρ naar Ω·m: ρ = 1,678 × 10⁻⁸ Ω·m
δ = √(1,678 × 10⁻⁸ / (π × 2×10⁹ × 4π×10⁻⁷ × 1)) ≈ 1,46 μm
De stroom dringt daardoor tot ongeveer 1,46 μm door op het koperoppervlak.
Rekentips
- Controleer de frequentie-eenheid (MHz of GHz) vóór de berekening.
- Voor aangepaste materialen voert u de soortelijke weerstand en relatieve permeabiliteit correct in.
- Bij hoge frequentie wordt de huiddiepte erg ondiep; houd hier rekening mee bij het ontwerp van PCB-geleiders en -sporen.
Waarom deze berekening belangrijk is
Het kennen van de huiddiepte maakt het mogelijk om Joule-verliezen te voorspellen en geleiders in RF- en microgolfcircuits correct te dimensioneren.
Het helpt ook bij het vergelijken van verschillende materialen en het optimaliseren van de efficiëntie van hoogfrequente systemen.
Voordelen
- Snelle beoordeling van de stroompenetratie in een geleider.
- Hiermee kunt u het meest geschikte materiaal kiezen om verliezen te minimaliseren.
- Toepasbaar op alle frequentiebereiken, van MHz tot GHz.
Verwacht resultaat: huiddiepte δ uitgedrukt in μm (of nm indien zeer klein), wat aangeeft hoe ver de wisselstroom door het materiaal gaat.