信息產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展促進(jìn)了功率電子器件朝著小型化、高頻化的方向發(fā)展,以網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的數(shù)據(jù)中心為例,為實(shí)現(xiàn)通訊設(shè)備小型化、高效化必先將電源中的功率半導(dǎo)體開關(guān)、變壓器、電感器等實(shí)現(xiàn)小型化、高頻化[1],因此對(duì)功率電子器件的核心材料—軟磁鐵氧體性能提出了更高的要求。軟磁鐵氧體燒結(jié)時(shí)產(chǎn)生的殘余應(yīng)力以及在應(yīng)用場(chǎng)景中磁致伸縮現(xiàn)象帶來(lái)的應(yīng)力,都會(huì)對(duì)鐵氧體的起始磁導(dǎo)率ui、功率損耗Pc和飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度Bs等參數(shù)產(chǎn)生影響。隨著工作頻率的提高,應(yīng)力敏感導(dǎo)致的磁性能惡化會(huì)變的更加嚴(yán)重。
由于鐵氧體材料的磁致伸縮效應(yīng),軟磁鐵氧體在工作時(shí)會(huì)隨勵(lì)磁和退磁產(chǎn)生周期性的形變,這種形變會(huì)與封裝部件之間產(chǎn)生相互擠壓,從而產(chǎn)生應(yīng)力。降低磁致伸縮系數(shù)λ是從根源上降低應(yīng)力敏感性的有效方法。從材料的角度,可以從優(yōu)化主配方、添加劑以及燒結(jié)工藝等幾個(gè)方面減小磁芯的磁致伸縮系數(shù),來(lái)改善軟磁鐵氧體的應(yīng)力敏感性。1.優(yōu)化主配方:席國(guó)喜等[2]研究了非正分的CoZn鐵氧體燒結(jié)的制備及磁性能和磁致伸縮性能。在主相中由于非磁性的Zn2+對(duì)磁性離子CO2+的取代,導(dǎo)致了主相中具有強(qiáng)磁晶各向異性常數(shù)K1的CO2+離子數(shù)目減少,因此體系K1降低。隨著Zn2+含量的增加,飽和磁致伸縮系數(shù)λs減小。2.調(diào)節(jié)摻雜含量:除了通過(guò)調(diào)節(jié)主配方來(lái)降低磁致伸縮系數(shù)λ,部分添加劑也會(huì)影響軟磁鐵氧體的應(yīng)力敏感性。通過(guò)調(diào)整主配方中的Zn0含量以及Co304, Si02, Nb205等各種添加劑的含量可以降低軟磁鐵氧體的飽和磁致伸縮系數(shù)λs,從而降低其應(yīng)力敏感性。3.改善制備工藝:軟磁鐵氧體的微觀結(jié)構(gòu),例如晶粒尺寸、晶界的形貌和化學(xué)性質(zhì)、空隙等,對(duì)鐵氧體應(yīng)力敏感性也有很大的影響,因此可以通過(guò)優(yōu)化鐵氧體燒結(jié)條件等制備工藝調(diào)控鐵氧體材料的微觀結(jié)構(gòu),以改善其應(yīng)力敏感性[3]。
本實(shí)驗(yàn)通過(guò)加入鈷摻雜,研究外加壓力下,不同鈷摻雜含量對(duì)應(yīng)力敏感性的影響。