趨膚效應(yīng)導(dǎo)致導(dǎo)體的電阻增加,進(jìn)而增加了其損耗功率。趨膚效應(yīng)與交流電的頻率有關(guān),頻率越高,趨膚效應(yīng)越顯著。在高頻情況下,電流幾乎完全從導(dǎo)體表面流過。

光從概念來講,可能是一頭霧水,一起來看下實(shí)例,下圖是一個(gè)高頻Cable線的橫截面剖視圖,在高頻的情況下,電流只在陰影部分流通,中間空白部分實(shí)際上是沒有任何電流通過的。
我們學(xué)過物理的都知道,導(dǎo)線的電阻計(jì)算公式為:R=ρ×L/S ,公式中ρ為導(dǎo)體電阻率,L為導(dǎo)體長(zhǎng)度,S為導(dǎo)體橫截面積。其中ρ和L是不變的,在趨膚效應(yīng)作用下,S實(shí)際上為上圖中陰影部分的面積,這樣就S值就縮小,造成了導(dǎo)線阻值R的增大。同時(shí)昌暉儀表使用了Sigrity來仿真出了5GHz的頻率下的一個(gè)云圖,如下圖所示,紅色部分是電流大都在圓弧的外側(cè)。

因此,對(duì)于高頻信號(hào)線來說,中間的金屬部分實(shí)際上沒有存在的必要,這也是很多高頻的Cable連接線都使用的空心電纜的原因,同時(shí)也節(jié)省了金屬材料。
趨附效應(yīng)有個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式如下,頻率越高,透入深度值就越?。?br />

公式中ω為角頻率,ω=2πf(rad/s);μ為磁導(dǎo)率(H/m);σ為電導(dǎo)率(S/m)。
上面所說的趨膚效應(yīng)是單根高頻線,與其他線隔離的一個(gè)狀態(tài),如果在線路板中,高頻信號(hào)線是處在一個(gè)與很多信號(hào)交織的過程,那這樣趨膚效應(yīng)會(huì)發(fā)生什么變化呢?
如下圖所示,在電路板中,信號(hào)組成了一個(gè)由正到負(fù)的回路,在高頻線的下方,工程師需要添加用于回流的GND信號(hào),這樣可以使信號(hào)的回流路徑盡量短。由于正負(fù)電荷的吸引,會(huì)使雙方的電荷集中到絕緣層FR4的兩個(gè)面上,不再是集中到導(dǎo)線的4個(gè)表面上。

這樣,到了實(shí)際的電路板中,趨膚效應(yīng)就變成了趨附效應(yīng) ,導(dǎo)線的上表面是沒有電流的。在一些電路中,比如汽車電子,通過加厚銅箔到4Oz厚度來增大導(dǎo)線的同流能力,但發(fā)現(xiàn)到了高頻電路里,這種方式是無效的,不管銅箔有多厚,實(shí)際有電流的就那么厚一點(diǎn),就像修路一樣,路修的再寬,車子不走也沒用。
趨附效應(yīng)是一個(gè)3維的立體效應(yīng),對(duì)上下異面信號(hào)有影響,同時(shí)在導(dǎo)線繞線時(shí)也對(duì)路徑在同面有影響,這里就不過多談?wù)摿恕?br />