把”电阻”从初中公式 R = ρL/A 升级成工程速算:搞懂
体电阻率
、
每长度电阻
、
方块电阻
,并学会估 1oz / 0.5oz 铜的走线电阻 —— 算 IR 压降和功耗时的必备技能。
4.1 从物理设计到电气性能:换一副眼镜
同样的几何结构,物理学家看到的是”材料+形状”,电气工程师看到的是”R、L、C 模型”。本章主角是最简单的:把一段均匀导体建模成理想电阻 R。

图 4-1:微带走线的两种视角 —— 物理视角(上)vs 电气视角(下,R 模型)👓

图 4-2:建模为理想 R 元件的互连线几何 —— 电阻发生在两端面之间,长度 Len、横截面积决定阻值 📏
4.2 唯一好用的近似公式
R = ρ × Len / A(ρ 体电阻率,Len 长度,A 横截面积)
注意:A 是电流方向上的横截面积。对 PCB 走线:A = 走线宽 w × 铜厚 t。这就是后面所有估算的地基。
4.3 体电阻率 ρ:材料的天生”路阻”

图 4-3:常见互连材料的体电阻率 —— 铜是当之无愧的 MVP,铝次之,铁、镍差一两个数量级 🏆
。记住它,后面算走线、算电源平面的压降全靠它。
线材规格表也常用:AWG 线径与每长度电阻的关系,见下图。

图 4-4:AWG 线号、直径与每长度电阻 —— 线越粗(AWG 越小),电阻越小
4.4 方块电阻:正方形的”固有电阻”
从一张均匀薄片上切出任意正方形,它的电阻都等于 R方块 = ρ / t(t 是厚度)——和边长无关!任何方块都一样,因为面积增大的同时长度也增大,互相抵消。于是:
R = R方块 × (Len / w) = R方块 × 方块数 n

图 4-5:把均匀走线切成 n 个方块 —— 每个方块贡献一份 R方块,总电阻 = R方块 × n 🧮
1 oz 铜(厚 1.4 mil ≈ 35 μm)的方块电阻 ≈ 0.5 mΩ/方块;0.5 oz 铜则约 1 mΩ/方块。
一条 10 mil 宽、5 英寸长(=5000 mil)的 1oz 铜走线 ≈ 500 个方块 → 电阻 ≈ 0.25 Ω。够你在脑子里算 IR 压降了 🧠

图 4-6:四探针法测方块电阻 —— 用已知方块数反推材料电阻率,实验室常用 📐
4.5 每长度电阻:不同线宽的直接对比

图 4-7:不同线宽的每长度电阻 —— 1oz vs 0.5oz 铜。线越窄、铜越薄,电阻越大 📈
直观结论:线宽翻倍 → 电阻减半(横截面积翻倍)。这就是为什么电源走线要”宽宽的”。
4.6 The Bottom Line(本章重点)✅
- 🥇 铜 ρ ≈ 1.7 μΩ·cm,PCB 首选
- 🟩 方块电阻 = ρ/t,与方块大小无关;R = R方块 × n
- 1oz 铜 ≈ 0.5 mΩ/方块,0.5oz ≈ 1 mΩ/方块
- 🚨 高频时趋肤效应会让”有效横截面积”变小 → 电阻随 √f 上升(Ch6/Ch9 细讲)
方块数 = 1000/20 = 50 块,R ≈ 50 × 0.5 mΩ ≈
25 mΩ
。
边长增大 → 长度和宽度同比例增大:电阻正比长度、反比宽度,两因素抵消。