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MnZn铁氧体磁导率频率稳定性和温度稳定性分析 Http:// 2003年05月30日 02:52 MnZn铁氧体磁导率频率稳定性和温度稳定性分析Analysis Stabilization of Permability Versus Frequency Temperature of MnZn Ferrite 摘要：本文综合分析了MnZn铁氧体材料磁导率的频率稳定性及温度稳定性。要获得有温度稳定性的软磁材料，通常采用过铁配方，当的含量控制在53.6mol％时，可以获得很好的温度稳定性；且通过适当控制和的比例，可以得到多个补偿点，在较宽温度范围内得到平坦的~T曲线。材料的起始磁导率截止频率是互相制约的，因此在磁导率没有特殊要求的情况下，可以通过适当降低磁导率来提高材料的应用频率。若对材料磁导率要求比较高时，可以用缺铁配方以及降低烧结温度的途径来提高软磁铁氧体材料的使用频率。关键词：MnZn铁氧体 频率稳定性 温度稳定性前言高精尖特别是高可靠工程技术的发展，要求软磁材料不但要高，低tanδ，更重要的是高稳定性，即磁导率的温度稳定性、频率稳定性要高，减落要小，随时间的老化要尽可能小，以保证长寿命工作于太空、海底、地下及其它恶劣环境。在低温、潮湿、电磁场、机械负荷、电离辐射等影响因素较强的情况下，软磁材料性能的变化是其基本特性参数在物理化学过程中发生变化结果。锰锌铁氧体是低频段应用极广的铁氧体，在500kHz频率以下较其他铁氧体具有更多的优点。如磁滞损耗低，在相同高磁导率的情况下居里温度较Ni-Zn高，起始磁导率甚大，目前最高达4×，且价廉。因此，对MnZn铁氧体进行稳定性研究具有良好的市场前景。本文将分别对MnZn铁氧体磁导率的频率稳定性和温度稳定性进行具体分析。1 MnZn铁氧体磁导率温度稳定性分析软磁材料的温度稳定性用温度系数α表示。定义为：由于温度的改变而引起的被测量的相对变化与温度变化之比。故磁导率的温度系数为：（1）式中，，分别是温度时材料的磁导率。由于随温度的变化将引起电感量的改变从而影响电感器件工作的稳定性，因此在实际应用中对有严格的要求。在某些场合下，也采用比温度系数β=/表示材料的温度特性。用比温度系数β可以方便地比较具有不同磁导率值的铁氧体材料的温度系数，国内常以“TKμ”符号代之。因此低温度系数材料常被称作低TKμ材料。由于软磁铁氧体的起始磁导率与饱和磁化强度的平方成正比与磁晶各向异性常数、磁致伸缩系数与内应力的乘积成正比，而这些参数都是温度的函数，因此，磁导率就是温度的复杂函数。通常，磁导率随温度的变化有一个或多个峰值。和σ的变化，进而降低材料温度系数的途径作进一步讨论。1.1配方的确定要获得低温度系数材料，首先必须合理选择配方。对于居里温度要求一定的材料，其温度系数的大小与Ⅱ峰的位置有很大的依赖性，而Ⅱ峰位置又对应于=0的温度点。我们知道，正分MnZn铁氧体0，而在MnZn铁氧体中对值的贡献为正，因此可以起到补偿的作用。由于的~T曲线比一般尖晶石的~T曲线变化缓慢，因此总值在补偿点以上为正，以下为负（见图1）。当（50mol%）含量增加时，补偿点向低温方向移动，因而~T曲线的Ⅱ峰也随增加而移向低温，Ⅱ峰的位置可由经验公式初步估算出来。根据Kōnig的大量实验，若铁氧体成分为），当Mn含量z=0.522~0.55时，含量y和Ⅱ峰位置之间的经验关系为：/≈0.88-2.9y（2）其中，0y0.2，和均以“K”为单位。如果基本成分中含量由于其他阳离子取代而变化，上述关系仍然成立。一般情况下，一价和二价金属氧化物杂质加到基本物料中将引起含量的减少；而三价和四价的加入，将使增加。因此，要获得低温度系数材料，从配方上考虑应该采用过铁配方。研究表明，当的含量控制在53.6mol%时，可以获得很好的温度稳定性，它的磁导率基本上可以在10~60℃之间保持基本不变[4]。1.2掺杂对温度系数的改善掺杂能明显改善MnZn铁氧体材料的温度特性。在基本配方中掺入CoO，可以生成正值很大的，从而控制Ⅱ峰位置。使材料在低温区0，而高温区的0，且随含量增加，补偿点向高温方向移动（图2）。由于的值很大，比的值大200倍，所以的掺杂量一般都不超过1mol%[3]。 采用和同时补偿的方法可以很宽的温度范围内获得低温度系数。从图1.1和图1.2可以发现：对补偿的材料，在补偿点以下，为负值，在补偿点以上，为正值；而补偿的材料则刚好相反。综合利用和对的补偿作用，若控制和的比例适当，值可能二多个补偿点，对应的~T曲线在较宽温度范围内较平坦，由此可获得宽温低材料。研究表明，当配方为：MnO：ZnO=53.8：32.4：13.8（mol%），CoO掺杂量为0.3mol%，MnZn铁氧体材料可以在-10~+70℃温度范围内获得很小的温度系数。对~T关