半導体用語集

表皮深さ

英語表記:skin depth


導線に電流を流す時、直流や低周波数では導線の断面内を一様な密度で流れる。しかし周波数が高くなると、電磁誘導による逆電界のために導線の中心部には流れなくなり、表面に集中して流れるようになる。簡単な例として、半無限導電性媒質の場合に計算すると、電流密度Jは表面から導体内部への距離xに対して指数関数的に減少し、J(x)∝exp(-x/δ)と表される。ここには表皮深さ(skin depth)と呼ばれ、角周波数ω、透磁率μ、導電率σによって、



と与えられる。
プラズマは導体とみなすことができるので、同様な効果がみられる。すなわち、電子の密度と衝突周波数νによって与えられる導電率σを用いると、上と同じ式がなりたつ。 また、プラズマ特有の現象として、無衝突朝(ν《ω)であっても表皮効果が現われることがある。たとえばプラズマ周波数の電磁波をプラズマに照射すると、ωp>ωであるような高密度プラズマでは波はカットオフの状態となる。 この時電磁波はプラズマ表面で反射され、電磁界はプラズマ内で指数関数的に減衰し,その特性長(表皮深さ)は,
δ=c/ωpと与えられる。


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