Cilt derinliği hesaplayıcısı, alternatif akımın bir iletkene ne kadar nüfuz ettiğini belirlemeye yardımcı olur.
Kabuk derinliği olarak adlandırılan bu derinlik, malzemenin frekansına, direncine ve geçirgenliğine bağlıdır.
Akım dağılımının kayıpları ve verimliliği etkilediği iletkenlerin, antenlerin ve RF devrelerinin tasarımı için gereklidir.
Kullanılan formül
δ = √(ρ / (π × f × μ₀ × μ r ))
Veya :
δ = yüzey derinliği (m)
ρ = malzemenin direnci (Ω·m)
f = sinyal frekansı (Hz)
μ₀ = vakum geçirgenliği (H/m)
μ r = malzemenin bağıl geçirgenliği
Açıklama
Cilt derinliği, alternatif akımın bir iletkene ne kadar nüfuz edebileceğini gösterir.
Daha yüksek frekans veya daha fazla geçirgenlik bu derinliği azaltır, akımın yüzeye yakın yoğunlaşmasına ve kayıpların artmasına neden olur.
Bu bilgi, etkili direncin akım dağıtımına bağlı olduğu kablolar, RF devreleri ve bileşenler için çok önemlidir.
Kullanmak
Bu araç RF mühendisleri, devre tasarımcıları ve teknisyenleri tarafından aşağıdaki amaçlarla kullanılır:
- Yüksek frekanslı iletkenlerdeki kayıpları değerlendirin.
- Kablolar ve antenler için uygun malzemeyi seçin.
- Devre tasarımını optimize edin ve yüzey direnci etkilerini en aza indirin.
Hesaplama örneği
2 GHz frekansında bir bakır iletken (ρ = 1,678 μΩ cm, μ r ≈ 1) için:
ρ’yi Ω·m’ye dönüştürün: ρ = 1,678 × 10⁻⁸ Ω·m
δ = √(1,678 × 10⁻⁸ / (π × 2×10⁹ × 4π×10⁻⁷ × 1)) ≈ 1,46 μm
Bu nedenle akım bakır yüzeyinde yaklaşık 1,46 μm’ye kadar nüfuz eder.
Hesaplama ipuçları
- Hesaplamadan önce frekans birimini (MHz veya GHz) kontrol edin.
- Özel malzemeler için direnci ve bağıl geçirgenliği doğru girin.
- Yüksek frekansta cilt derinliği çok sığ hale gelir; PCB iletkenlerinin ve izlerinin tasarımında bunu dikkate alın.
Bu hesaplama neden önemlidir?
Kaplama derinliğini bilmek, Joule kayıplarını tahmin etmeyi ve RF ve mikrodalga devrelerindeki iletkenleri doğru şekilde boyutlandırmayı mümkün kılar.
Ayrıca farklı malzemeleri karşılaştırmaya ve yüksek frekanslı sistemlerin verimliliğini optimize etmeye yardımcı olur.
Faydalar
- Bir iletkendeki akım nüfuzunun hızlı değerlendirilmesi.
- Kayıpları en aza indirmek için en uygun malzemeyi seçmenizi sağlar.
- MHz’den GHz’e kadar tüm frekans aralıklarına uygulanabilir.
Beklenen sonuç: alternatif akımın malzemeden ne kadar uzağa geçtiğini gösteren, μm (veya çok küçükse nm) cinsinden ifade edilen yüzey derinliği δ.