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磁芯材料性能
发布时间：
2023-07-28
模拟结果及分析
根据集总参数模型，分析线圈、磁芯结构参数变化，对螺线管微电感的电感量和品质因数的影响。假设器件的一些关键参数为N=64，w。=30 pm，S=40岫，‰=10。磁芯材料为500℃退火得到的纳米晶带材，厚度为20岬，下面给出器件性能的模拟结果。
电感量随频率升高呈下降趋势，是磁芯的磁导率主导了电感量的变化趋势，而导体厚度的变化对电感量影响非常小。线圈导体厚度的增加，在较低频率下，Q值明显提升，这与降低该频率下的线圈导体电阻有着很大的关系。随着频率升高，线圈导体厚度增大使同层导线之间的耦合电容cI也增大，增加了器件的电场储能，Q值下降速度加快，Q值提升效果减小。
实际制造过程中，对于既定的线宽，线圈导体厚度如果继续增大，会给光刻、电镀工艺增加难度，所以应结合实际情况，选择合适的厚度参数。对微电感的电感量L和Q值的影响。增大磁芯宽度可有效地提高微电感的电感量。这是由于增大磁芯宽度，提高了磁芯的截面积，进而增大了磁通量。而随着磁芯宽度的增大，高频下Q值反而降低，这是由于磁芯宽度的增大，使耦合电容c2，使电场储能部分增加，从而降低了Q值。综合线圈导体厚度和磁芯宽度对微电感性能的影响，在一定的器件结构参数下，为获得较大的L和Q值，可以根据实际加工技术要求选择合适的器件加工工艺参数，并研制出高性能的微电感，如线圈导体厚度为20 m、磁芯宽度为700 um时，在1—10 MHz范围内，L在2-12 HH，a值为1．3-2．3。
结论
笔者对FeCuNbCrSiB非晶材料进行退火处理，得到了纳米晶带材，并对其胁进行了测试。以纳米晶材料为磁芯，采用电感集总参数物理模型对微型化磁芯螺线管微电感的性能进行了模拟计算，分析了微电感性能随器件结构参数变化的规律，对片上集成小尺寸、高性能微电感的研制具有指导意义。所设计的磁芯螺线管微电感，具有较高的电感量和品质因数，且器件具有较小的尺寸，适用于DC．DC变换器等功率电子器件。
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