鐵氧體磁芯
鐵氧體磁芯簡稱鐵芯，是由鐵氧體製成的磁芯，是變壓器或是其他繞線元件（例如電感元件）的主要組成之一。鐵芯的特點是其高磁導率以及低電導率（避免渦電流）。鐵氧體在高頻時的損失較低，普遍的用在射頻變壓器、開關模式電源的電感元件、以及交流無線電接收機中的鐵芯環形天線。
鐵氧體
[編輯]鐵氧體是過渡金屬氧化物的陶瓷材料，具有亞鐵磁性，但不導電。用在變壓器或電磁鐵的鐵氧體多常是氧化鐵，也會含有鎳、鋅及／或錳的化合物。這種鐵氧體的矯頑力低，會稱為軟鐵氧體（soft ferrites），以和另一種矯頑力高，常用來製作鐵氧體磁鐵的硬鐵氧體（hard ferrites）區分。軟鐵氧體的矯頑力低，表示材料的磁化強度比較容易變換方向，散失的能量（遲滯現象）也比較少，而材料的高電阻率可以避免鐵芯中的渦電流（這是另一種能量損失的原因）。常見兩種軟鐵氧體有：
- 錳鋅鐵氧體（MnZn，其化學式是MnaZn(1−a)Fe2O4），這種鐵氧體的磁導率較高，飽和感應（saturation induction）都較鎳鋅鐵氧體要高。
- 鎳鋅鐵氧體（NiZn，其化學式是NiaZn(1−a)Fe2O4），電阻率較錳鋅鐵氧體要高，比較適合用在頻率超過1 MHz的應用。
若是在5 MHz以下的應用，一般會選用錳鋅鐵氧體，若頻率更高，會選用鎳鋅鐵氧體。其中的例外是扼流圈，其考慮的頻率範圍是70 MHz以下或70 MHz以上[1]。
任一種鐵氧體的混合物都是在最大可用頻率以及較高mu值之間的取拾，廠商會針對不同的應用產出各種的材料，可能是初始（低頻）電感量大的，或是低電壓，可用頻率較高的，或是抗干擾的鐵芯，頻率範圍廣，但其損失因子很高（品質因子Q很低）。
針對應用選擇適當的材料非常重要，像100 kHz開關模式電源用的鐵氧體（高電感，低損失，低頻率）就和射頻變壓器或鐵氧體棒形天線（高頻，低損失，低電感）不同，也和抗電磁干擾的磁珠（高損失，寬頻段）不同。
應用
[編輯]鐵氧體磁芯的應用主要可分為兩種，其尺寸及工作頻率都不同：尺寸較小，頻率較高的信號變壓器，以及尺寸較大，頻率較低的功率變壓器。鐵氧體磁芯也可以依其形狀來分類，例如環狀鐵芯，殼形鐵芯或圓柱鐵芯。
功率變壓器用的鐵氧體磁芯其工作頻率較低（一般是1 to 200 kHz）[2]，尺寸多半較大，形狀可能是環狀、殼形，或是英文字母C、D、E的形狀。這類鐵芯用在許多的開關上，特別是1 W到1000 W的電源設備上，若功率再高，已超過單一鐵氧體磁芯的功率範圍，需要使用晶粒取向疊片鐵芯。
信號變壓器用的鐵氧體磁芯其工作頻率從1 kHz到數MHz（可能會到300 MHz），常應用在電子設備中，例如調幅廣播及射頻識別標籤。
鐵氧體棒天線
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鐵氧體棒天線（Ferrite rod aerials）屬於小磁環（small magnetic loop、SML）的天線[3][4]，常用在AM廣播頻段的電晶體收音機裏，不過在1950年代的真空管收音機中已開始使用，也可以用在甚低頻（VLF）收音機內[5]，若使用適當的鐵氧體，有時針對大部份的短波也有很好的接收效果。鐵氧體棒天線是由鐵氧體棒和繞在上面的繞線組成（一般鐵氧體棒會比繞線長數英吋，但也有長超過一公尺的例子[6]）。相較於空氣中的環形天線，磁芯可以集中電磁波的磁場[7]，收到的信號會比較大，但其信號仍然比良好戶外電線天線的效果要差。
鐵氧體棒天線的名稱有loopstick antenna、ferrod、ferrite-rod antenna。而Ferroceptor[8]是鐵氧體棒天線早期的備用名稱，飛利浦公司特別常用，而磁芯可以稱為是Ferroxcube棒（這是國巨在2000年從飛利浦購買的品牌）
相關條目
[編輯]參考資料
[編輯]- ^ Learn More Ferrites - Magnetics®. [2021-01-21]. （原始內容存檔於2021-05-11）.
- ^ 11kW, 70kHz LLC Converter Design for 98% Efficiency. [2021-02-09]. （原始內容存檔於2021-04-14）.
- ^ page5. [2021-02-09]. （原始內容存檔於2021-01-29）.
- ^ Very Weak Signal Reception with Small Magnetic Loop Antenna. [2021-02-09]. （原始內容存檔於2021-05-05）.
- ^ The Creative Science Centre - by Dr Jonathan P. Hare. [2021-02-09]. （原始內容存檔於2021-02-09）.
- ^ 05-25-2012, DB8MW. A Joy Stick Antenna Experiment by DB8MW. [2021-02-09]. （原始內容存檔於2021-06-09）.
- ^ Ferrite Rod Antenna :: Radio-Electronics.Com. [2021-02-09]. （原始內容存檔於2018-07-21）.
- ^ Service manual from Philips Radioplayer: Model BZ456A
