1高频铁氧体总结
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
专利号为 200810069637.0 的高频大功率镍锌基软磁铁氧体材料其主成分
为 :Fe203、ZnO，余为 NiO;离子替代成分为 :Co304、MnCO3、CuO 中含有 Co3O、 的一种或多种;化合物组合掺杂为:V205、 Bi203、 Ta205、ZrO2、CuO、 Nb205、 Co304 中的 2~3 种配方优化组合设计，以及采用高频大功率镍锌基软磁铁氧体材料制造
方法，获得高电磁性能、高强度和高频低损耗的 NiZn 基铁氧体材料。用于
1~30MHz 的大功率设备，如变压器、感应器、滤波器和调谐器等磁芯。
张强原等开发了一种高频低损耗高饱和磁通密度软磁铁氧体材料及其制备
方法，铁氧体材料由主成分和副成分组成，所述主成分以各自氧化物计算分别为
Fe2O3:54.5 一 55.5mol%，ZnO:3.5 一 6mol%，Co2O3:0.10 一 0.25mol%，其余为 MnO;所述副成分包括 Nb2O5、CaCO3、V2O5、 ZrO2 和 Ta2O5 中的一种或几种。通 过控制主成分、副成分的组成及含量，优化烧结工艺，所制备的高频铁氧体磁心
Co–Zr–O granular films were prepared by reactive sputtering. The films show strong uniaxial in-plane anisotropy as well as good soft magnetic properties and high dc resistivity. In order to confirm their electrical characteristics at high frequency, the frequency and current density dependences of resistivity were investigated. Resistivity was found to be constant over the range measured (up to18 MHz and 100 MA m2).Furthermore, the films exhibit virtually no hysteresis along the hard-axis direction and have very little anisotropy dispersion. The frequency dependence of the
MnZn 软磁铁氧体材料及其制备方法，该材料以 Fe2O3、ZnO、MnO 为主成分，本 发明的创新性在于通过合适的成分配比，离子复合掺杂与替代和材料制备技术，
形成了无畴壁结构，抑制了畴壁共振，得到的 MnZn 功率铁氧体最高可以在 5MHz
的频率下工作，且该材料具有较高温度稳定性和较低功率损耗。
兰州大学饶汝聪通过调整配方、工艺条件和添加剂比例，不断优化 NiCuZn
Fundamental principles to develop soft magnetic materials with high permeabiliy, frequency, and power are discussed. With these guidelines, advanced soft magnetic materials for high frequency (>1MHz) and high power applications have beendevelop -ed based on three materials platforms: soft magnetic nanocomposite (SMNC), modifi -ed NiZn ferrites (SMNZ3M), and ferroxplanar ferrites (SMMDFZ). SMNZ3M can be optimized for applications in the frequency range of 1-30MHz, and SMNC and SMMDFZ can be used above 10-500MHz. Our results show SMNZ3M has high frequency properties that are suitable for power electronics applications.详见附 6
2001 年，韩国 Inha University 陶瓷工程系的 K.S. Park, J.H. Nam 等研究了 WO3 添加剂对 NiCuZn 铁氧体材料磁性能的影响，WO3 可提高铁氧体的电阻率， 在 10 MH 下铁氧体磁导率无明显变化，且仍有较高的品质因素，适量 WO3 的添 加可提高材料的截止频率。
initial permeability was measured and used to predict the power loss expected when granular films are used as high-frequency core materials for film inductors. The power loss is predicted to be lower than that of commercial NiZn ferrite for high-frequency applications.详见附 5
Yapi Liu 等通过改善 MnZn 铁氧体的微观组织均匀获得了 DMR50B 铁氧体， 铁氧体的截止频率达到 4MHz，使材料可以在超过 3MHz 的情况下使用。详见附 2
Yunqi Wang 等通过改变 Ni0.4Zn0.6Fe2O4 铁氧体粉末和 Fe 微粒的比例来改善材 料在高频率下的磁性能。研究结果表明 15 vol%NiZn 铁氧体和 38 vol% Fe 混合 物的频率宽度要比单相高一个数量级，并且它的磁损耗因子和磁导率并没有发生 太大的变化当频率增加到 150MHz 时。详见附 3
Y. Yan, Member 等通过等离子喷涂的方法获得直径约 200nm 高 1umde MnZ 铁氧体厚膜.magnetic properties of these ferrite films improved. The high-frequency response of the annealed plasma-sprayed MnZn ferrites shows a permeability of 700 stabilized to above 10 MHz.The maximum factor at about 10 MHz increases from 5 to 20 as a result of the increase of the dc resistivity.详见附 4
Hongshuai Jia 等为了使宽波段天线小型化，通过传统的固相沉淀法获得单畴 Mg Cu Zn Fe O 0.78 0.2 0.02 1.96 3.94 铁氧体，实验结果表明在 10MHz 到 100MHz 的频率范围内， 单畴 MnCuZnFe 铁氧体具有良好的磁介电性能，很低的磁损耗因子。详见附 1
在 IMHz 50mT 下 100℃功耗小于 100kw/m3， 5MHz 10mT 下 100℃的功耗小 于 100kw/m3，100℃下的饱和磁通密度达到 450mT，使软磁铁氧体材料同时具备
高频低损耗、高磁通密度的性能。
浙江大学专利号 201710453159.2 开发了一种具有高频低温度系数低损耗
BaCo-Z 铁氧体都要低。通过调节两相的复合比例，可以大幅度地改变复相材料
的微观结构、烧结密度等，而微观结构、烧结密度等是影响铁氧体宏观磁性能和
介电性能的重要因素，因此，通过改变复合比例可以十分方便的在大范围内调控
复合材料的磁性能和介电性能，效果明显。详见附 8
电子科技大学张怀武、张云燕等在材料 LT50 方面，首先，在掺入 1wt% Bi2O3 的前提下，用 Nb 取代主配方 Ni0.38Cu0.28Zn0.34Fe2O4 中的 Fe。使得材料在 900℃烧结下实现致密化；然后，微量调整助熔剂 Bi2O3 的含量，系统研究了 Bi2O3 对材料性能的影响；为了实现材料的高品质因素，进一步掺入 Co2O3，研 究表明，当掺入 1.2wt% Co2O3 时，样品的 Q 值在 5MHz 时可以达到 171。
铁氧体材料由于同时具有较高的磁性能和介电性能以及高的电阻率而成为 当前磁介多功能材料研究的热点，尤其是随着电子器件和系统不断向着高频发展， 对铁氧体高频磁介性能的研究变得尤为重要。由于 MnZn 铁氧体材料本身低 Bs 及低电阻率的缺陷，使得 MnZn 铁氧体材料只能用在 3MHz 以下的频带，频率 再高，则需使用 NiZn 材料，因为 NiZn 系铁氧体比 MnZn 铁氧体电阻率更高， 饱和磁通密度 Bs 为 0.3~0.5T，居里温度高于 MnZn 铁氧体。其性能大大优于 MnZn 铁氧体，非常适宜在高频中应用。另外，高温时 NiO 是最稳定的氧化物， 故适宜在空气中或氧气中烧结，工艺比 MnZn 铁氧体简单。 铁氧体磁介材料高频应用的瓶颈主要有三个： 一是高频的损耗问题，尤其是高频的磁损耗往往比较高，要满足微波器件的使用 要求，一般磁损耗正切值至少应控制在 0.15 以内。 二是高频高磁导率问题，如何在提高铁氧体应用频率的同时还能保持较高的磁导 率值是一个需要考虑的问题。 三是磁介参数的系列化，缺乏磁介参数系列化的铁氧体材料体系，只有形成了材 料体系才能更好地满足不同器件的实际需求和用于批量产品的生产。 铁氧体磁介性能调制的主要目标是实现高频、低损（包括磁损耗和介电损耗）、 特定值（如等磁介）。 调控铁氧体磁性能、介电性能和损耗特性的手段比较单一。主要通过以下三种方 法来进行调控： (1) 改进工艺合成铁氧体磁介材料 (2) 掺杂/复合铁氧体磁介材料 (3) 离子取代改性的铁氧体磁介材料 高频（5MHz）铁氧体磁介材料的研究现状：
桐乡特丽优电子科技有限公司公开了一种镍锌铁氧体材料及制备方法，其主
相为尖晶石结构，主要组成包括 FeZ03、zno、MnO、NIO 和 CoO，其组成含量 以 氧 化 物 计 算 为 Fe203 为 46mol% 一 49mol%;ZnO 为 2mol% 一 5mol%;MnO 为 0.1mol%一 1.0mol%;NiO 为 41.7mol%一 48mol%;在较大工作电流下具有宽频低 电磁损耗和良好宽温稳定性，能用于制作工作频率在 30MHz 以内的各种高频无 极灯功率祸合器的镍锌铁氧体材料。该材料在 5MHz 一 30MHz 高频范围内具有 极低的电磁损耗，在 2.5MHz 一 3MHz 频率时其品质因素 Q 在 200 以上，在 30MHz 频率时其品质因素 Q 在 80 以上，在这么宽的频率范围内都具有良好的电磁损耗 特性，这能够保证该材料能很好地应用于工作频率在 30MHz 以内的任何无极灯 中。
电子科技大学张等采用固相反应法制备了一系列的 NiZn 尖晶石/BaCoBiblioteka BaiduZ
六角复合铁氧体，Ni0.4Zn0.6Fe2O4+xBa3Co2Fe24O41(x=0, 5, 10, 20 and 30 wt%，两 相铁氧体的复合对材料的微结构和烧结性能有着显著影响，从而表现出宏观磁性
能和介电性能在大范围内的可调性, 高频磁损耗和介电损耗比单相的 NiZn 和
2008 年，新加坡国立大学的 L.B. Kong 和 M. Teo 等人采用 Co 取代 Li1+和 Fe3+开发了一种 Li0.5-0.5xCoxFe2.5-0.5xO4 铁氧体磁介材料，发现 Co 取代可以大幅地调 节材料的磁导率和磁损耗，介电常数和介电损耗也随 Co 取代量在一定范围内变 动，并最终获得了在 3-30 MHz 频段内具有较好磁介性能的 Li 铁氧体材料。
为 :Fe203、ZnO，余为 NiO;离子替代成分为 :Co304、MnCO3、CuO 中含有 Co3O、 的一种或多种;化合物组合掺杂为:V205、 Bi203、 Ta205、ZrO2、CuO、 Nb205、 Co304 中的 2~3 种配方优化组合设计，以及采用高频大功率镍锌基软磁铁氧体材料制造
方法，获得高电磁性能、高强度和高频低损耗的 NiZn 基铁氧体材料。用于
1~30MHz 的大功率设备，如变压器、感应器、滤波器和调谐器等磁芯。
张强原等开发了一种高频低损耗高饱和磁通密度软磁铁氧体材料及其制备
方法，铁氧体材料由主成分和副成分组成，所述主成分以各自氧化物计算分别为
Fe2O3:54.5 一 55.5mol%，ZnO:3.5 一 6mol%，Co2O3:0.10 一 0.25mol%，其余为 MnO;所述副成分包括 Nb2O5、CaCO3、V2O5、 ZrO2 和 Ta2O5 中的一种或几种。通 过控制主成分、副成分的组成及含量，优化烧结工艺，所制备的高频铁氧体磁心
Co–Zr–O granular films were prepared by reactive sputtering. The films show strong uniaxial in-plane anisotropy as well as good soft magnetic properties and high dc resistivity. In order to confirm their electrical characteristics at high frequency, the frequency and current density dependences of resistivity were investigated. Resistivity was found to be constant over the range measured (up to18 MHz and 100 MA m2).Furthermore, the films exhibit virtually no hysteresis along the hard-axis direction and have very little anisotropy dispersion. The frequency dependence of the
MnZn 软磁铁氧体材料及其制备方法，该材料以 Fe2O3、ZnO、MnO 为主成分，本 发明的创新性在于通过合适的成分配比，离子复合掺杂与替代和材料制备技术，
形成了无畴壁结构，抑制了畴壁共振，得到的 MnZn 功率铁氧体最高可以在 5MHz
的频率下工作，且该材料具有较高温度稳定性和较低功率损耗。
兰州大学饶汝聪通过调整配方、工艺条件和添加剂比例，不断优化 NiCuZn
Fundamental principles to develop soft magnetic materials with high permeabiliy, frequency, and power are discussed. With these guidelines, advanced soft magnetic materials for high frequency (>1MHz) and high power applications have beendevelop -ed based on three materials platforms: soft magnetic nanocomposite (SMNC), modifi -ed NiZn ferrites (SMNZ3M), and ferroxplanar ferrites (SMMDFZ). SMNZ3M can be optimized for applications in the frequency range of 1-30MHz, and SMNC and SMMDFZ can be used above 10-500MHz. Our results show SMNZ3M has high frequency properties that are suitable for power electronics applications.详见附 6
2001 年，韩国 Inha University 陶瓷工程系的 K.S. Park, J.H. Nam 等研究了 WO3 添加剂对 NiCuZn 铁氧体材料磁性能的影响，WO3 可提高铁氧体的电阻率， 在 10 MH 下铁氧体磁导率无明显变化，且仍有较高的品质因素，适量 WO3 的添 加可提高材料的截止频率。
initial permeability was measured and used to predict the power loss expected when granular films are used as high-frequency core materials for film inductors. The power loss is predicted to be lower than that of commercial NiZn ferrite for high-frequency applications.详见附 5
Yapi Liu 等通过改善 MnZn 铁氧体的微观组织均匀获得了 DMR50B 铁氧体， 铁氧体的截止频率达到 4MHz，使材料可以在超过 3MHz 的情况下使用。详见附 2
Yunqi Wang 等通过改变 Ni0.4Zn0.6Fe2O4 铁氧体粉末和 Fe 微粒的比例来改善材 料在高频率下的磁性能。研究结果表明 15 vol%NiZn 铁氧体和 38 vol% Fe 混合 物的频率宽度要比单相高一个数量级，并且它的磁损耗因子和磁导率并没有发生 太大的变化当频率增加到 150MHz 时。详见附 3
Y. Yan, Member 等通过等离子喷涂的方法获得直径约 200nm 高 1umde MnZ 铁氧体厚膜.magnetic properties of these ferrite films improved. The high-frequency response of the annealed plasma-sprayed MnZn ferrites shows a permeability of 700 stabilized to above 10 MHz.The maximum factor at about 10 MHz increases from 5 to 20 as a result of the increase of the dc resistivity.详见附 4
Hongshuai Jia 等为了使宽波段天线小型化，通过传统的固相沉淀法获得单畴 Mg Cu Zn Fe O 0.78 0.2 0.02 1.96 3.94 铁氧体，实验结果表明在 10MHz 到 100MHz 的频率范围内， 单畴 MnCuZnFe 铁氧体具有良好的磁介电性能，很低的磁损耗因子。详见附 1
在 IMHz 50mT 下 100℃功耗小于 100kw/m3， 5MHz 10mT 下 100℃的功耗小 于 100kw/m3，100℃下的饱和磁通密度达到 450mT，使软磁铁氧体材料同时具备
高频低损耗、高磁通密度的性能。
浙江大学专利号 201710453159.2 开发了一种具有高频低温度系数低损耗
BaCo-Z 铁氧体都要低。通过调节两相的复合比例，可以大幅度地改变复相材料
的微观结构、烧结密度等，而微观结构、烧结密度等是影响铁氧体宏观磁性能和
介电性能的重要因素，因此，通过改变复合比例可以十分方便的在大范围内调控
复合材料的磁性能和介电性能，效果明显。详见附 8
电子科技大学张怀武、张云燕等在材料 LT50 方面，首先，在掺入 1wt% Bi2O3 的前提下，用 Nb 取代主配方 Ni0.38Cu0.28Zn0.34Fe2O4 中的 Fe。使得材料在 900℃烧结下实现致密化；然后，微量调整助熔剂 Bi2O3 的含量，系统研究了 Bi2O3 对材料性能的影响；为了实现材料的高品质因素，进一步掺入 Co2O3，研 究表明，当掺入 1.2wt% Co2O3 时，样品的 Q 值在 5MHz 时可以达到 171。
铁氧体材料由于同时具有较高的磁性能和介电性能以及高的电阻率而成为 当前磁介多功能材料研究的热点，尤其是随着电子器件和系统不断向着高频发展， 对铁氧体高频磁介性能的研究变得尤为重要。由于 MnZn 铁氧体材料本身低 Bs 及低电阻率的缺陷，使得 MnZn 铁氧体材料只能用在 3MHz 以下的频带，频率 再高，则需使用 NiZn 材料，因为 NiZn 系铁氧体比 MnZn 铁氧体电阻率更高， 饱和磁通密度 Bs 为 0.3~0.5T，居里温度高于 MnZn 铁氧体。其性能大大优于 MnZn 铁氧体，非常适宜在高频中应用。另外，高温时 NiO 是最稳定的氧化物， 故适宜在空气中或氧气中烧结，工艺比 MnZn 铁氧体简单。 铁氧体磁介材料高频应用的瓶颈主要有三个： 一是高频的损耗问题，尤其是高频的磁损耗往往比较高，要满足微波器件的使用 要求，一般磁损耗正切值至少应控制在 0.15 以内。 二是高频高磁导率问题，如何在提高铁氧体应用频率的同时还能保持较高的磁导 率值是一个需要考虑的问题。 三是磁介参数的系列化，缺乏磁介参数系列化的铁氧体材料体系，只有形成了材 料体系才能更好地满足不同器件的实际需求和用于批量产品的生产。 铁氧体磁介性能调制的主要目标是实现高频、低损（包括磁损耗和介电损耗）、 特定值（如等磁介）。 调控铁氧体磁性能、介电性能和损耗特性的手段比较单一。主要通过以下三种方 法来进行调控： (1) 改进工艺合成铁氧体磁介材料 (2) 掺杂/复合铁氧体磁介材料 (3) 离子取代改性的铁氧体磁介材料 高频（5MHz）铁氧体磁介材料的研究现状：
桐乡特丽优电子科技有限公司公开了一种镍锌铁氧体材料及制备方法，其主
相为尖晶石结构，主要组成包括 FeZ03、zno、MnO、NIO 和 CoO，其组成含量 以 氧 化 物 计 算 为 Fe203 为 46mol% 一 49mol%;ZnO 为 2mol% 一 5mol%;MnO 为 0.1mol%一 1.0mol%;NiO 为 41.7mol%一 48mol%;在较大工作电流下具有宽频低 电磁损耗和良好宽温稳定性，能用于制作工作频率在 30MHz 以内的各种高频无 极灯功率祸合器的镍锌铁氧体材料。该材料在 5MHz 一 30MHz 高频范围内具有 极低的电磁损耗，在 2.5MHz 一 3MHz 频率时其品质因素 Q 在 200 以上，在 30MHz 频率时其品质因素 Q 在 80 以上，在这么宽的频率范围内都具有良好的电磁损耗 特性，这能够保证该材料能很好地应用于工作频率在 30MHz 以内的任何无极灯 中。
电子科技大学张等采用固相反应法制备了一系列的 NiZn 尖晶石/BaCoBiblioteka BaiduZ
六角复合铁氧体，Ni0.4Zn0.6Fe2O4+xBa3Co2Fe24O41(x=0, 5, 10, 20 and 30 wt%，两 相铁氧体的复合对材料的微结构和烧结性能有着显著影响，从而表现出宏观磁性
能和介电性能在大范围内的可调性, 高频磁损耗和介电损耗比单相的 NiZn 和
2008 年，新加坡国立大学的 L.B. Kong 和 M. Teo 等人采用 Co 取代 Li1+和 Fe3+开发了一种 Li0.5-0.5xCoxFe2.5-0.5xO4 铁氧体磁介材料，发现 Co 取代可以大幅地调 节材料的磁导率和磁损耗，介电常数和介电损耗也随 Co 取代量在一定范围内变 动，并最终获得了在 3-30 MHz 频段内具有较好磁介性能的 Li 铁氧体材料。