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薄膜变压器、电感器磁芯材料的性能要求

来源:    作者:     发布时间:2013-02-25 11:29:35     点击数:

随着电子系统的小型化、高频化,磁性器件的工作频率己进入MI-Iz频段,甚至GHz频段。这推动磁性元器件电感、变压器朝小型化、高频化发展。铁氧体是传统变压器设计的首选材料,它具有高的电阻,能降低高频涡流损耗。但它高达1000"(2的烧结温度很难与微加工技术同时集成;另一方面,铁氧体具有相对低的饱和磁感应强度,随频率升高急剧增加的磁滞损耗,当工作频率超过1MHz时,迅速增加的磁滞损耗使交流磁通密度小于O.1T,限制它只能工作在相对低的磁通密度和频率水平。合金具有高的饱和磁通密度,低的电阻率,可以采用薄膜方式降低涡流损耗。

1玻奠合金薄膜

非晶磁性合金是采用急冷技术制备的新型材料。由于凝固时原子来不及排列,星完全无序状态,因而没有一般常规金属的晶粒、晶界、金属相和晶体各向异性等传统概念,于是产生了优异的软磁性能。铁基合金同时具有高磁导率、高饱和磁化强度、低铁芯损耗以及低廉的价格,且它是热稳定性最好的磁性合金。与铁基相比,钴基高频性能更佳,但饱和磁化强度相对较小,为0.8~1T,Fe基为1.5~1.7T。虽然非晶磁性合金的电阻率较铁氧体的低,但在高频时磁性合金通过采用薄膜形式,以及多层磁芯膜叠加方式控制涡流损耗。而且非晶磁性合金成膜后电阻率进一步提高,因此在直到40MHz的区域仍具有极好的磁特性。由此看来,Fe基、co基等软磁非晶合金完全满足制作高频薄膜变压器的要求。表2给出NiFe系列合金的性能指标。在二元Ni—Fc合金中,同时满足KI=l,x:=O条件的成分,严格的讲是不存在的.只有78.5%Ni(wt%)附近的合金急冷时,最接近于Kl=l,^,=O的条件,这就时是78.5%Ni.Fe合金具有高磁导率的原因。此时Ni和Fe的原子比为:3.48:f,其初始磁导率pi高达10000。1

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