高磁導(dǎo)率錳鋅鐵氧體材料的發(fā)展

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1、高磁導(dǎo)率錳鋅鐵氧體材料的發(fā)展軟磁鐵氧體材料是國(guó)民經(jīng)濟(jì)中一種非常重要的基礎(chǔ)功能材料，廣泛應(yīng)用于各類電子產(chǎn)品中，例如：通信設(shè)備，家用電器，計(jì)算機(jī)，汽車等。近年來，電子產(chǎn)品向輕、薄、短、小方向的發(fā)展，對(duì)軟磁鐵氧體材料的性能提出了更高的要求，其中高磁導(dǎo)率錳鋅材料是隨著市場(chǎng)發(fā)展變化最快，市場(chǎng)前景最好的材料之一。高磁導(dǎo)率錳鋅鐵氧體材料主要用于電子電路寬帶變壓器，綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（ISDN）、局域網(wǎng)（LAN）、寬域網(wǎng)（WAN）、背景照明等領(lǐng)域的脈沖變壓器，抗電磁波濾波器等領(lǐng)域。這些領(lǐng)域的磁心基本上是在弱場(chǎng)下工作，這時(shí)材料的高磁導(dǎo)率就會(huì)顯示出獨(dú)特的優(yōu)越性。???首先，材料的磁導(dǎo)率較高時(shí)，較少的線圈

2、匝數(shù)就可以獲得需求的電感量，進(jìn)而有效地降低線圈的直流電阻及由其引起的損耗；其次，使用磁導(dǎo)率高的材料能明顯減小變壓器的體積，有利于器件和系統(tǒng)的小型化、輕量化。這些特點(diǎn)順應(yīng)了電子產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)，目前其產(chǎn)量已占全部軟磁鐵氧體總產(chǎn)量的25%以上。隨著通信、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)等電子信息產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，其市場(chǎng)需求以年均20%以上的速度高速增長(zhǎng)。因此，國(guó)內(nèi)外相關(guān)企業(yè)對(duì)高磁導(dǎo)率MnZn鐵氧體的研究都非常重視，研究成果不斷涌現(xiàn)。材料研究進(jìn)展早期高導(dǎo)材料的發(fā)展只是片面追求高磁導(dǎo)率和一定的居里溫度。然而，這種材料在實(shí)際中的應(yīng)用十分有限，應(yīng)用市場(chǎng)大量的需求要求材料不僅要具有高的初始磁導(dǎo)率，同時(shí)必須具有良好的溫

3、度特性、頻率特性、低的損耗、高的阻抗和良好的疊加性能等。這就要求在提高磁導(dǎo)率的同時(shí)，兼顧其他性能參數(shù)，使材料性能達(dá)到一個(gè)很好的平衡。???高磁導(dǎo)率領(lǐng)域的研究已經(jīng)從簡(jiǎn)單的追求高磁導(dǎo)率方面轉(zhuǎn)移到提高綜合性能上來，這是當(dāng)前高磁導(dǎo)率鐵氧體的發(fā)展趨勢(shì)，其市場(chǎng)需求具有以下一些顯著特征：???1.普遍的寬溫要求目前，市場(chǎng)需求對(duì)許多材料性能都提出了寬溫的要求。1）磁導(dǎo)率具有寬溫特性。現(xiàn)代通信設(shè)備的戶外設(shè)施，如中繼器、增音機(jī)、微波接力站、海底電纜、光纜水下設(shè)備等，不僅要求耐高溫，還要承受嚴(yán)寒，要求通信設(shè)備都能可靠穩(wěn)定地工作。因而很多客戶都要求材料在-40～+80°C，甚至到125°C的寬溫范圍，電

4、感都能滿足要求，這就要求材料從低溫到高溫都具有很高的磁導(dǎo)率。TDK公司的H5C4，是這類材料的典型代表。2）具有高居里點(diǎn)。這種材料主要應(yīng)用在汽車電子中，由于汽車內(nèi)的特殊條件，要求工作溫度在-50～+150℃，一般高磁導(dǎo)率材料的居里溫度很難達(dá)到這么高，西門子公司為填補(bǔ)這塊空白，專門開發(fā)了T39等材料，居里溫度大于160℃。3）阻抗具有寬溫特性。對(duì)用于抗電磁干擾的器件共模扼流圈來說最重要的一個(gè)元件指標(biāo)是阻抗，一些客戶要求材料在很寬的溫度范圍內(nèi)阻抗都能夠滿足要求。上面提到的T39就是這方面的材料之一。4）低諧波失真（THD）具有寬溫特性。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，xDSL調(diào)制解調(diào)變壓器得

5、到了廣泛的應(yīng)用。這類材料的磁心要求具有低的THD.現(xiàn)在許多下游企業(yè)對(duì)磁心THD的要求，不再僅僅局限在常溫，往往要求材料在-20℃，甚至更寬的溫度范圍內(nèi)的都能滿足要求。5）高直流疊加具有寬溫特性。TDK公司開發(fā)出的在-40～+85℃的溫度區(qū)間具有良好疊加特性的DNW45材料就是為了應(yīng)對(duì)這方面的市場(chǎng)需求。???2.低諧波失真（THD）要求近年來，通信技術(shù)快速發(fā)展，xDSL（包含非對(duì)稱數(shù)字用戶線ADSL和對(duì)稱數(shù)字用戶線SDSL）技術(shù)得到廣泛引用。對(duì)用來實(shí)現(xiàn)隔離、阻抗匹配和高低通濾波功能的高磁導(dǎo)率鐵氧體磁心的需求量越來越大，同時(shí)對(duì)鐵氧體磁心提出了更高的要求。為了在信號(hào)傳輸過程中減小波形失

6、真，減少傳輸錯(cuò)誤，延長(zhǎng)傳輸距離，要求變壓器具有低的總諧波失真?？傊C波失真與磁心材料的性能、磁心的幾何形狀和變壓器的設(shè)計(jì)直接相關(guān)。其中與磁心材料性能相關(guān)的指標(biāo)是比磁滯損耗系數(shù)ηB，它表征鐵氧體材料在一定磁通密度變化情況下的損耗特性。國(guó)內(nèi)外廠家都十分重視這一市場(chǎng)，并積極應(yīng)對(duì)，開發(fā)出了各自相應(yīng)的低THD材料。典型牌號(hào)有EPCOS公司的新T38，磁導(dǎo)率為10000±30%，ηB<0.3′10-6/mT；Nicera公司的10TB，磁導(dǎo)率為10000±30%，ηB<0.12′10-6/mT；臺(tái)灣越峰電子的A101，磁導(dǎo)率為10000±30%，ηB<0.5′10-6/mT；TDK公司的DN4

7、0、DN70，磁導(dǎo)率分別為4000±25%、7000±25%，ηB分別為<0.8′10-6/mT和<0.2′10-6/mT；天通的TH10，磁導(dǎo)率10000±30%，ηB<0.3′10-6/mT.???3.直流疊加要求隨著局域網(wǎng)（LAN）大規(guī)模發(fā)展，100Mbps的傳輸速度成為主流，為了達(dá)到器件的小型化和薄型化，滿足直流偏置情況下電感的要求，需要大量具有良好疊加性能的鐵氧體磁心。在這方面TDK公司先開發(fā)出了DN45材料，μi=4500±25%，其使用溫度在0～70℃之間，與傳統(tǒng)的