介電常數與介電損耗是什麼?

2020-06-17

在高速電路中,信號的傳播速度與訊號的衰減是兩個相當重要的參數。信號的傳播延遲取決於介電常數 εr ( DielectricConstant; Dk )的大小和傳輸線結構。由於傳播時間與介電常數開根號成正比,若使用低介電常數的基板材料可以減少訊號的傳播延遲,並可降低導線之間的耦合電容值,進而降低訊號之間的串擾( Cross Talk )。

   

而信號衰減包含導體損耗與介質損耗,其中導體損耗又包含直流電阻損耗、集膚效應造成的交流電阻損耗,以及導體粗糙度( Roughness )造成的損耗;而介電損耗則表示訊號在材料中的損耗,通常以 Loss Tangent 或 Df ( Dissipation Factor )來描述,使用具有低損耗的介質材料可以降低訊號的衰減而提高信號完整性。

   

而在高頻電路中,由於波長與介電常數開根號成反比,因此使用高介電常數的基板可用來縮小射頻/微波元件的尺寸。對於射頻/微波元件而言,舉凡一些被動元件,如電容器、電感器、諧振器與濾波器等,不同的材料參數會直接影響射頻/微波元件的特性,若無法確切掌握材料參數,模擬出來的元件特性將與實際量測有相當程度的落差。

     

  

資料來源: 工業材料雜誌334期