鐵氧體
編輯鐵氧體是一種陶瓷材料,通過將大量氧化鐵 (III)(Fe2O3、鐵銹)與少量一種或多種其他金屬元素(例如鍶、鋇、錳、鎳和鋅)混合并燒制而成。 它們是亞鐵磁性的,這意味著它們可以被磁化或吸引到磁鐵上。 與其他鐵磁材料不同,大多數鐵氧體不導電,因此可用于變壓器磁芯等應用,以抑制渦流。 根據抗退磁能力(矯頑力),鐵氧體可分為兩類。
硬鐵氧體具有高矯頑力,因此難以退磁。 它們用于制造用于冰箱磁鐵、揚聲器和小型電動機等應用的永磁體。
軟鐵氧體具有低矯頑力,因此它們很容易改變磁化強度并充當磁場的導體。 它們在電子工業中用于制造稱為鐵氧體磁芯的高效磁芯,用于高頻電感器、變壓器和天線,以及各種微波元件。
鐵氧體化合物成本極低,主要由氧化鐵制成,并且具有出色的耐腐蝕性。 1930 年,東京工業大學的 Yogoro Kato 和 Takeshi Takei 合成了xxx種鐵氧體化合物。
組成、結構和性質
編輯鐵氧體通常是由氧化鐵衍生的亞鐵磁陶瓷化合物。 磁鐵礦 (Fe3O4) 就是一個著名的例子。 與大多數其他陶瓷一樣,鐵氧體堅硬、易碎且導電性差。
許多鐵氧體采用尖晶石結構,分子式為AB2O4,其中A、B代表各種金屬陽離子,通常包括鐵(Fe)。 尖晶石鐵氧體通常采用由立方密排 (fcc) 氧化物 (O2?) 組成的晶體圖案,其中 A 陽離子占據四面體空穴的八分之一,B 陽離子占據八面體空穴的一半,即 A2+B3+2O2?4.
鐵氧體晶體不采用普通的尖晶石結構,而是采用反尖晶石結構:四面體空穴的八分之一被B陽離子占據,八面體空穴的四分之一被A陽離子占據。 另外四分之一是 B 陽離子。 也可能有混合結構的尖晶石鐵氧體,其公式為 [M2+1?δFe3+δ][M2+δFe3+2?δ]O4,其中 δ 是轉化度。
稱為 ZnFe 的磁性材料具有分子式 ZnFe2O4,其中 Fe3+ 占據八面體位置,Zn2+ 占據四面體位置,它是正常結構尖晶石鐵氧體的一個例子。
有些鐵氧體采用六方晶體結構,如鋇鍶鐵氧體BaFe12O19(BaO:6Fe2O3)和SrFe12O19(SrO:6Fe2O3)。
就其磁性而言,不同的鐵氧體通常分為軟、半硬或硬,這是指它們的矯頑力低或高,如下所示。
軟磁鐵氧體
用于變壓器或電磁芯的鐵氧體含有鎳、鋅和/或錳化合物。 軟鐵氧體不是永磁體。 它們具有磁性(很像低碳鋼),但是當移除磁場時,磁性會降低。 軟鐵氧體通常用作變壓器(用于改變從初級繞組到次級繞組的電壓)。 因此,軟磁鐵氧體也稱為變壓器鐵氧體。它們具有低矯頑力。 低矯頑力意味著材料的磁化可以很容易地反轉而不會耗散太多能量(磁滯損耗),而材料的高電阻率可以防止磁芯中的渦流,這是能量損失的另一個來源。 由于它們在高頻下的損耗相對較低,因此廣泛用于 RF 變壓器和電感器的磁芯,用于 AM 收音機中使用的開關模式電源和環形天線等應用中。
最常見的軟磁鐵氧體有:
- 錳鋅鐵氧體(MnZn,分子式為 MnaZn(1-a)Fe2O4)。 MnZn比NiZn具有更高的磁導率和飽和感應。
- 鎳鋅鐵氧體(NiZn,分子式為 NiaZn(1-a)Fe2O4)。 NiZn 鐵氧體表現出比 MnZn 更高的電阻率,因此更適合 1 MHz 以上的頻率。
對于低于 5 MHz 的應用,使用 MnZn 鐵氧體; 除此之外,NiZn 是通常的選擇。 共模電感器是個例外,選擇的閾值是 70 MHz。
半硬鐵氧體
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