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MnZn铁氧体热导率及其影响因素分析

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  • 更新日期:2021-04-02 09:32
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详细介绍
基于等效媒质理论(EMT)将MnZn铁氧体的晶粒-晶界分布等效为两相复合结构,结合材料晶粒尺寸、晶界厚度、密度以及孔隙分布建立了MnZn铁氧体热导率计算模型,并定量分析了晶粒、晶界和孔隙尺寸对材料热导率的影响。

电子设备朝着小型化、高频化的方向快速发展,电子变压器、电感器等磁性元件的工作频率逐渐提升至几百kHz甚至MHz频段 [1]。特别是当工作频率达到MHz后,MnZn铁氧体磁心的功率损耗随频率升高呈指数关系激增,即Pc ~ f n(n = 3 ~ 4)[2],由此导致磁性元件在高频工作条件下的发热温升现象日益严重,并对器件性能和工作稳定性带来不良影响。针对这一问题,研究者们通过优化MnZn铁氧体主配方、添加剂和工艺参数尽可能降低其高频损耗 [3-5];另一方面,MnZn铁氧体磁心的导热性能对元件散热效果也有直接影响,因而MnZn铁氧体的热导率值得我们关注分析。近期实验研究表明,MnZn铁氧体的热导率与其微观结构密切相关[6],但晶粒、晶界和孔隙等因素对铁氧体宏观热导率的影响规律仍缺乏系统认知。

本文在MnZn铁氧体微观结构和导热性能测试分析基础上,将铁氧体多晶材料等效为填充相(晶粒)和基体相(晶界)复合结构,建立了MnZn铁氧体导热通路模型,基于等效媒质理论计算分析了铁氧体的晶粒、晶界和孔隙尺寸分布与其等效热导率的关联,旨在为铁氧体材料的热导率调控及其组成结构设计提供具体参考。

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