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AI一下“趋肤效应”买镀银线吧 [复制链接]

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离线qswc
 
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只看楼主 倒序阅读 0楼 发表于: 04-19
趋肤效应(Skin Effect)是指导体在通过交变电流时,电流密度在导体横截面上分布不均匀的现象:**电流倾向于集中在导体表面附近,而越深入导体内部,电流密度越小。这一效应在高频电路中尤为重要。
(以下是一堆理论计算,什么微积分啦,扒拉扒拉……………大脑严重退化省略吧!哎)
以下是AI以10MHz为例的一些计算结论摘录的是中文部分:

3. **物理意义**:
   - 在 **10 MHz** 下,铜导线的趋肤深度仅约 **20.8 微米**(约 0.02 mm)。
   - **电流密度分布**:
     - 表面处电流密度最大。
     - 深度每增加 **20.8 μm**,电流密度衰减至表面的 \\(1/e\\)(约 37%)。
     - 深度达 **3δ(≈62.4 μm)** 时,电流密度已不足表面的 5%,可认为几乎无电流。

---

### 对实际导体的影响:
1. **导体的利用率极低**:
   - 若导线半径远大于趋肤深度(例如半径 1 mm 的导线),内部大部分区域无电流通过,仅表面薄层导电。
   - **等效电阻**显著增加(与直流电阻相比可能高数十倍)。

2. **高频设计的应对措施**:
   - **利兹线(Litz Wire)**:采用多股相互绝缘的细导线编织,增加有效表面积。
   - **镀银导线**:利用银的高电导率(比铜更高)进一步降低表面电阻。
   - **空心管或扁平导体**:减少中心冗余材料,降低成本与重量(如射频波导)。

---

### 对比其他频率:
| 频率       | 趋肤深度(铜) | 电流分布特征               |
|------------|----------------|---------------------------|
| 直流(0 Hz) | ∞              | 均匀分布                   |
| 1 kHz      | 2.09 mm        | 轻微趋肤效应               |
| 1 MHz      | 66 μm          | 明显集中在表面             |
| 10 MHz     | 20.8 μm        | 几乎完全集中在极薄表层     |
| 1 GHz      | 2.1 μm         | 仅纳米级表层有电流         |

---

关键结论:在 10 MHz 及更高频率下,电流确实“几乎只在导体表面”流动**,内部几乎无贡献。  
- 这一特性是高频电路设计必须考虑的核心问题之一,直接影响导体的选型、损耗计算和散热设计。
秋水望川
BG2Ho/1
GSM 900/1800: █    
伊妹儿:bg2ho(a)126.com
生在松花江边的小镇,长在松花江边的县城里,读书在松花江边的省城里,工作在松花江边的地市里,直到30岁那年我下岗了流落在京..............
我现在一天天坐在电脑前的时间比电台前的时间多多了,十几年来在这里最大的感受就是跟帖到十楼准跑题  
欢迎三江平原的HAM加入QQ群:2887621
离线BG6IYQ
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7045
只看该作者 1楼 发表于: 04-20
烧脑壳
离线dianziwger
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100
只看该作者 2楼 发表于: 04-21
其实铜和银在高频中的性能差别不是那么大,电导率和趋肤深度相差无几,如果是器件是固定状态,用铜性价比更高。
离线李铁垣
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只看该作者 3楼 发表于: 04-26
回 dianziwger 的帖子
dianziwger:其实铜和银在高频中的性能差别不是那么大,电导率和趋肤深度相差无几,如果是器件是固定状态,用铜性价比更高。[表情]  (2025-04-21 09:47) 

氧化铜的电阻很大,氧化银的电阻与银相差无几!
离线永远的FM
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只看该作者 4楼 发表于: 04-27
问了DS关于银表面发黑物质是否影响射频导电问题,答案如下

银表面发黑的物质主要是 硫化银(Ag₂S),其次是 氧化银(Ag₂O)氯化银(AgCl),具体取决于环境条件。这些化合物会显著影响银的高频导电性,尤其是在高频(RF)和微波应用中。



1. 银表面发黑的物质



(1) 硫化银(Ag₂S,主要成分)


  • 形成原因:银与空气中的 硫化氢(H₂S) 或含硫污染物(如橡胶、某些塑料、工业废气)反应。

  • 外观:黑色或灰黑色膜层,常见于长期暴露的银器、电子接点等。

  • 导电性:硫化银是半导体,电阻率远高于纯银(约高 6~8 个数量级),会显著增加接触电阻。


(2) 氧化银(Ag₂O)


  • 形成原因:银与氧气在高温或潮湿环境下缓慢反应。

  • 外观:棕黑色或暗灰色,通常比硫化银薄。

  • 导电性:氧化银电阻率较高,但比硫化银稍好,仍远不如纯银。


(3) 氯化银(AgCl)


  • 形成原因:银接触含氯环境(如海水、汗液、漂白剂)。

  • 外观:白色或淡黄色,但长期暴露可能变暗。

  • 导电性:氯化银几乎不导电,会增加接触电阻。



2. 对高频导电性的影响

高频电流(如射频、微波)主要通过导体的 趋肤效应(Skin Effect) 传输,即电流集中在表面极薄层(GHz 频率下趋肤深度仅 几微米)。

  • 轻微氧化/硫化(纳米级薄膜):可能对 GHz 以下频率影响较小,但仍会增加插入损耗(Insertion Loss)。

  • 严重发黑(微米级硫化层):
    增加表面电阻,导致高频信号衰减(尤其 1GHz 以上)。

  • 恶化 Q 值(品质因数),影响谐振电路、天线效率。

  • 增加接触阻抗,导致信号反射(如 PCB 银镀层、射频连接器)。


典型应用场景的影响

场景影响
高频 PCB 银镀层信号损耗增加,阻抗失配,可能影响高速数字信号(如 5G、毫米波)。
射频连接器接触电阻升高,导致插损(IL)和回波损耗(RL)恶化。
微波波导/天线表面电阻增加,辐射效率下降,Q 值降低。




3. 如何防止银发黑及恢复导电性



(1) 预防措施


  • 镀金或钯:在银表面镀一层金(Au)或钯(Pd)防止硫化(常见于高频连接器)。

  • 密封/惰性环境:存储于干燥氮气环境或使用防硫封装材料。

  • 抗氧化涂层:涂覆有机保护剂(如苯并三唑,BTA)。


(2) 清洁方法


  • 化学清洗:稀硝酸(HNO₃)或氨水(NH₄OH)可溶解硫化银(需谨慎,避免腐蚀基底)。

  • 机械抛光:用软布或专用银抛光剂去除表面黑化层。

  • 电解还原:适用于精密电子元件,如银接点。



结论

银发黑的主要成分是硫化银(Ag₂S),会显著增加表面电阻,恶化高频导电性。
GHz 以上高频应用(如 5G、雷达)对银表面氧化/硫化极为敏感,需采取防护措施。
镀金、密封存储或定期清洁是维持银高频性能的有效方法。

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离线BD6QOQ
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7076
只看该作者 5楼 发表于: 04-27
看到某台,用的线都是银线,貌似都是30M以下。。。。。。。。。。。。。。
呼号:BG6UA/方克魁 (BD6QOQ)
用过的机器短波类:DIY/QRP D2B XDD925 XDD950 FT757GX2 TS450S IC-725A XG5105 FT891
PS:谈理想谈人生也谈风月,不谈爱情。。。。。