電子設(shè)備朝著小型化、高頻化的方向快速發(fā)展,電子變壓器、電感器等磁性元件的工作頻率逐漸提升至幾百kHz甚至MHz頻段 [1]。特別是當工作頻率達到MHz后,MnZn鐵氧體磁心的功率損耗隨頻率升高呈指數(shù)關(guān)系激增,即Pc ~ f n(n = 3 ~ 4)[2],由此導致磁性元件在高頻工作條件下的發(fā)熱溫升現(xiàn)象日益嚴重,并對器件性能和工作穩(wěn)定性帶來不良影響。針對這一問題,研究者們通過優(yōu)化MnZn鐵氧體主配方、添加劑和工藝參數(shù)盡可能降低其高頻損耗 [3-5];另一方面,MnZn鐵氧體磁心的導熱性能對元件散熱效果也有直接影響,因而MnZn鐵氧體的熱導率值得我們關(guān)注分析。近期實驗研究表明,MnZn鐵氧體的熱導率與其微觀結(jié)構(gòu)密切相關(guān)[6],但晶粒、晶界和孔隙等因素對鐵氧體宏觀熱導率的影響規(guī)律仍缺乏系統(tǒng)認知。
本文在MnZn鐵氧體微觀結(jié)構(gòu)和導熱性能測試分析基礎(chǔ)上,將鐵氧體多晶材料等效為填充相(晶粒)和基體相(晶界)復合結(jié)構(gòu),建立了MnZn鐵氧體導熱通路模型,基于等效媒質(zhì)理論計算分析了鐵氧體的晶粒、晶界和孔隙尺寸分布與其等效熱導率的關(guān)聯(lián),旨在為鐵氧體材料的熱導率調(diào)控及其組成結(jié)構(gòu)設(shè)計提供具體參考。
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