高频高Q镍锌铁氧体材料及其器件应用研究

论文摘要

随着21世纪信息技术和电子产品数字化的发展,对软磁铁氧体和元件提出了新的要求,如器件的小型化、宽频话、高性能、低损耗等。软磁铁氧体材料将进一步向高频和低损耗的方向发展。本论文正是针对这一趋势和要求选题并进行研究。本论文采用传统的陶瓷工艺—氧化物法制备低磁导率、高Q值的铁氧体材料。通过优化主配方,确定在Fe2O3含量为50mol%时材料能取得较高的Q值,调整Fe/Zn比例可以调整材料取得高Q的频率范围,因此要根据需要选择ZnO的含量。在材料制备过程中,探讨了关键工艺步骤对材料电磁性能的影响,包括:预烧温度、球磨时间、烧结温度、升温速率、降温速率等分别对材料磁导率和Q值的影响,从而得到最佳的制备工艺条件。利用实验得出的最佳的工艺条件,并在二次球磨中加入MnO2,V2O5等多种添加剂,考察各种添加剂对材料磁性能的影响,以获得较高Q值的材料配方,并结合铁氧体微观图像进行了理论分析。我们在实验中发现加入少量的MnO2、V2O5、SiO2和一些高价离子的复合掺入,均能够获得较高的Q值,其中少量MnO2的掺入,能够显著的提高材料的Q值,这些添加剂使得材料的Q值向高频方向移动,提高了材料在高频的性能。高频高Q值铁氧体材料制作的元件广泛的应用在各个领域。本论文分别以滤波器设计理论和传输线变压器理论为基础,用所制备的高性能镍锌铁氧体元件为基本元件,设计制作出了电源滤波器和功率合成/分配器,并测试出其特性曲线,以体现材料的应用和特点,并验证了材料的性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外发展动态和趋势
• 1.3 课题主要研究内容
• 第二章 高频高QNiZn铁氧体基本原理及制备工艺
• 2.1 NiZn铁氧体基础理论
• 2.1.1 NiZn铁氧体晶体结构
• 2.1.2 高频高Q镍锌铁氧体主要性能参数的分析
• 2.2 高频高Q镍锌铁氧体材料制备工艺
• 2.3 工艺中几个关键问题
• 2.3.1 预烧温度的选择
• 2.3.2 球磨机转速问题
• 2.3.3 预烧温度的选择
• 2.4 本章结论
• 第三章 高频高QNiZn铁氧体材料实验研究
• 3.1 主配方的设计
• 3.1.1 配方中最佳含铁量的确定
• 3.1.2 ZnO含量的确定
• 3.1.3 CuO含量对材料性能的影响
• 3.2 工艺对材料磁性能的影响
• 3.2.1 预烧温度对材料磁性能的影响
• 3.2.2 球磨时间的比较
• 3.2.3 烧结对材料磁性能参数的影响
• 3.2.3.1 升温、降温速率的影响
• 3.2.3.2 烧结温度对材料磁性能的影响
• 3.3 掺杂对材料磁性能的影响
• 2O₃对材料磁性能的影响'>3.3.1 Co₂O₃对材料磁性能的影响
• 2对材料磁性能的影响'>3.3.2 MnO₂对材料磁性能的影响
• 2O₅对材料磁性能的影响'>3.3.3 V₂O₅对材料磁性能的影响
• 2和CaO联合掺杂对材料磁性能的影响'>3.3.4 SiO₂和CaO联合掺杂对材料磁性能的影响
• 2联合掺杂对材料磁性能的影响'>3.3.5 CaO和ZrO₂联合掺杂对材料磁性能的影响
• 3.4 本章结论
• 第四章 高压EMI滤波器实验研究
• 4.1 引言
• 4.2 EMI电源滤波器的基本原理
• 4.2.1 共模和差模干扰信号
• 4.2.2 EMI电源滤波器网络结构及特性指标
• 4.3 EMI电源滤波器的设计
• 4.3.1 设计原则
• 4.3.2 参数选择
• 4.4 EMI电源滤波器的实验研究
• 4.4.1 电路设计
• 4.4.2 测试与分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 四合一功率合成器实验研究
• 5.1 引言
• 5.2 功率合成器的基本原理
• 5.2.1 功率合成/分配器电路结构
• 5.2.2 功率合成/分配器特性指标的研究
• 5.3 四合一功率合成器的实验研究
• 5.3.1 四合一功率合成器设计
• 5.3.2 测试与分析
• 5.4 本章结论
• 第六章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 在学期间取得的研究成果