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1、高频MnZn铁氧体的功耗分析T.Kawano等段曦东译摘要：在1OKIIz-5MHz的频率范
2、韦I和23-120°C的范闱内研究了MnZn铁氧体的功耗频率年和绝对复数磁导率山（沖冷卩a"）的关系。在1MHz以上剩余损耗P「对总损耗Pc的贡献超过一半，与叮'的关系紧密。在1MHz和50mT下，颗粒尺寸为4微米ZnO含量为Omol%的样品的山''为280,Pc为140KW/O?。然而在400A/m的直流磁化后的剩余状态的第二次测量值上升，再慢慢随时间恢复。这个行为被认为是Fe?+通过阳离子空位扩散引起的。1.引言为了适应
3、开关电源的需要，最近报告了低损耗MnZn铁氧体在500KHZ以上的应用。这种应用，降低损耗是非常重要的，因为在200KHZ以上它显著上升。己经应用了许多方法来分析损耗因子（1,2）,以得到低损耗材料。他们集中于涡流损耗,它与频率的的平方成止比，与电阻率成反比。对于多晶MnZn铁氧体在高频下的电阻率的下降是不可避免的，因为颗粒边界形成电容，并且电抗1/（2兀fC）在高频下下降。另一方面,一些硏究者坚持在高频下剩余损耗P「的重要性（2,3）。他们解释P「的行为是起始磁导率的函数，Pr应该联系测定损耗时的实际磁场的估计的绝
4、对磁导率来分析。另外，最近报道了试样在高磁场下处理后，损耗退化（4）。这种现象对于开关电源的应用来说是不受欢迎的。本工作的目标研究有不同的ZnO含量的试样的损耗和绝对磁导率的频率的依赖性。两外一个目标是硏究在高DC磁场下处理过的试样的损耗的退化和恢复。2实验A试样制备和表征用传统粉末冶金工艺制备了有不同的Fe2O3,MnO,ZnO的MnZn铁氧体试样。ZnO的浓度在0—12mol%之间，Fe2O3的含量适当调节，起始磁导率的二峰在90°C附近。每个磁心的外径为19mm,内径为10mm,高5mm。用ACB-H分析仪（I
5、watsuSY—8243）在lOKHz和5MHz分析了损耗Pc，绝对磁导率Pa（=Ma?-jMa,=Bin/Hm）O从环形试样上切割下来块试样,用颗粒相分析仪（Hewlett-Packard,4194A）分析。用RC并联电路计算了AC电阻率。为了研究磁处理的影响，应用了直到400A/M的外场，然后移除。在处理前后都测定了氏，吋另外在15-100A/Mde范围内，在DC磁场下测定了有7mol%和没有ZnO的试样的DC磁导率。B损耗分析磁滞损耗Ph用损耗一频率曲线的线性部分来估计，涡流损耗Pc通过经典理论来计算，这种理论
6、基于在切面上的微电流。Pc由下式给出：Pc=（兀/4）f^B^S/p（1）这里Bm是最大磁通密度，S是环形磁心的切面面积，p是AC特征电阻率。剩余损耗用Pc—Ph—Pc来估计。3•结果与讨论APr与Jla”的关系当频率大于500KHZ时，片非常重要；而低于lOOKHz时Ph占主要地位（5）。图1表明P「随曲上升而上升，但不随温度改变。这样在高频下叮‘下降能使损耗下降。控制卩旷的方法有：（1）降低介电常数&（2）降低颗粒尺寸；（3）改变化学成分。然而很难控制£而不影响M和po尽管在低温烧结时可以得到细颗粒，但是低于11
7、00°C烧结时会保留非尖晶石相。同时降低ZnO含量和颗粒尺寸时得到低pj的有效方法，见图2。卩＜下降，卩异峰移向高频，峰前的P「降低。这些结果说明含有56mol%Fe2O3,44mol%MnO，颗粒尺寸微4微米的试样在1MHz和50mT下曲为1280,P。为140Kw/m、（比传统材料低60%）。图2复数磁导率的频率依赖性°实线和虚线分别表示Un/Uo的实部和虚部。B髙磁场下的磁化影响尽管有好的操作性能，试样在磁化处理后PC退化，见图3。玖随着外加磁场的上升而上升，在200A/M处饱和。图3磁化处理后损耗随出的改变。
8、EMWod1000246810ZnO/mol%图4损耗玖比较。（a）磁化处理后（b）磁化磁化处理前。Pc退化随ZnO含量的增加而下降图5是陶「作为DC磁场最大值％的函数。对于没有ZnO的试样，在50A/m（图5中标斑）以前保持恒定，然后上升。在磁处理后，班降到30A/mo含有7mol%的试样臥大很多，而日此小很多。在磁化处理后，％在30A/m以上的改变也很小。在低于Hb的场下，磁畴壁的移动被Fe?+引起的同轴各向异性所限制。使用K2Cr2O7通过氧化还原滴定法确定了Fe?+和阳离子空位浓度，结果见于表1°ZnO含量降
9、低，这些值变大。当Ha大于斑，玖明显退化，见图3,认为磁结构改变了。Pc经过磁化处理后的改变见图4,并且它随着Fe?+离子浓度的上升而上升。使山知道饱和磁化时保持恒定是防止在高频损耗退化保持低损耗的最有效途径。另一方面，磁化处理后随着时间的流逝山和玖都下降到他们的起始值。另外，在磁化以前没有观察到的减落，随着温度的增加和ZnO含量的减小（这有高
