투자율 vs 유전율. 실제 적용에서 이것이 의미하는 바는 무엇일까요?
전자기기들은 점점 더 작고 강력해지면서, EMI 환경은 더욱 복잡해지고 있습니다. 차폐, 접지, EMI 흡수는 널리 사용되는 EMI 관리 기술입니다. 하지만 엔지니어들은 EMI 소음 감소를 위한 목표에 맞춰 적절한 기술과 소재 조합을 선택해야 합니다. EMI 제어에 사용되는 주요 소재는 두 가지로 나뉩니다. 전도성 소재(박막, 개스킷, 실드)와 흡수성 소재(자성 시트, 유전체 폼 등)입니다. 전도성 소재는 낮은 저항률을 제공하여 RF 전류가 보호 대상 부품에서 멀어지도록 유도합니다. 흡수성 소재는 EMI를 억제하기 위해 특별히 조정된 자성 및/또는 유전 특성을 가지고 있습니다.
EMI 소음 억제를 위한 주요 흡수 소재 특성
근거리 EMI 제어를 위해서는 높은 자기 투자율을 가진 소재를 선택하는 것이 일반적인 방법입니다. 그러나 주파수가 높아지고 복잡성이 증가함에 따라, 효과적인 EMI 제어를 위해서는 투자율과 유전율 모두에 대한 지식과 이해가 필요합니다.
투자율은 외부 자기장에 대한 소재의 반응을 의미하며, 상대 투자율(mr)로 정량화됩니다. 상대 투자율은 실수 성분과 허수 성분으로 구성되며, 실수 성분은 소재 내 전체 자기장을 정의하고, 허수 성분은 에너지 손실 또는 의도된 경로에서 벗어나는 에너지를 나타냅니다.
- 실수 투자율이 높은 소재는 자기장을 잘 통과시킴으로써 자기에너지를 효과적으로 우회하여, 자기장에 의해 유도되는 노이즈로부터 부품을 보호합니다.
- 허수 투자율이 높은 소재는 자기 에너지를 잘 흡수하는 특성을 가집니다.
투자율 - 외부 자기장(H)은 소재 입자에 자기 쌍극자 모멘트를 생성합니다. 투자율은 전체 자기장(B = M + H = mH)으로 표현되며, 이는 소재가 결과적으로 형성되는 자기장을 지지하고, 다양한 주파수에서 자기 플럭스를 흡수하거나 전달할 수 있는 능력을 의미합니다.
유전율 - 외부 전기장(E)은 소재 입자에 일시적인 쌍극자 모멘트(P)를 유도합니다. 유전율은 전체 전기장(D = P + E = eE)으로 표현되며, 이는 소재가 결과적으로 형성되는 전기장을 허용하고, 다양한 주파수에서 전기 에너지를 저장하거나 소산시킬 수 있는 능력을 의미합니다.
투자율과 유전율이 실제 적용에 미치는 영향
경우에 따라 시스템의 설계(사용된 소재, 구조, 배치 등)가 전자기 전파, 반사, 손실의 모드를 결정하며, 이는 흡수체의 전체적인 효과에 영향을 줍니다. 이러한 시스템에서는 소재의 투자율과 유전율이 EMI 억제에 중요한 역할을 하며, 특히 짧은 파장이 쉽게 변화를 일으킬 수 있는 고주파 영역에서 더욱 중요합니다. 복잡한 자기 환경을 가진 실제 응용 사례에서는 투자율과 유전율 모두에 영향을 주는 소재가 필요할 수 있습니다.
예를 들어, 하나의 부품에서 다른 부품으로 전도성 소음이 전달되는 트레이스 라인의 경우, 높은 투자율과 높은 유전율을 가진 EMI 흡수체가 성능 향상에 도움이 됩니다. 또 다른 예로는, 두 개의 작은 전도성 소음원이 신호의 안정성을 유지하기 위해 분리되어야 하는 IC 회로가 있습니다. 이 경우에는 높은 자기 손실과 낮은 투자율을 가진 소재가 선호됩니다. 캐비티나 인클로저 내의 소음을 줄이기 위해서는 적절한 임피던스 및 파장 매칭을 위해 투자율과 유전율을 선택해야 합니다. 고주파 인덕터나 회로 내 루프처럼 파장에 비해 매우 작은 자기 소스를 차폐하려면, 높은 투자율을 가진 소재가 필요하며, 이 경우 유전율은 큰 역할을 하지 않습니다.
EMI 제어의 변화하는 세계를 효과적으로 이해하고 대응하기 위한 지원
3M은 오늘날의 과제에 대응하고 새로운 응용 분야를 가능하게 하는 다양한 EMI 흡수체 및 자기 차폐 소재를 제공합니다. 이들 소재에는 우수한 EMI 노이즈 억제를 위한 높은 투자율과 유전율을 가진 제품들이 포함되어 있습니다.
3M™ EMI 흡수체는 200MHz에서 10GHz 범위의 근거리 EMI 노이즈를 효과적으로 제어하는 데 사용할 수 있습니다. 3M EMI 흡수체는 3M™ 자기 차폐 소재 및 3M™ 전기전도성 테이프와 함께 사용함으로써 복잡한 전자기(EM) 환경에서 EMI 노이즈 제어를 위한 완전한 솔루션을 제공합니다.
3M은 실험실과 실제 환경 모두에서 반복 가능하고 신뢰할 수 있는 성능을 제공하기 위해 포괄적인 소재 테스트를 수행합니다. 자세한 내용을 알아보려면 3M 담당자에게 문의하거나 기술 전문가에게 연락해 주세요. 귀하의 요구 사항에 맞는 최적의 EMI 제어 솔루션을 선택할 수 있도록 도와드리겠습니다.
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