铁氧体

铁氧体是一种陶瓷材料，通过将大量氧化铁 (III)（Fe2O3、铁锈）与少量一种或多种其他金属元素（例如锶、钡、锰、镍和锌）混合并烧制而成。 它们是亚铁磁性的，这意味着它们可以被磁化或吸引到磁铁上。 与其他铁磁材料不同，大多数铁氧体不导电，因此可用于变压器磁芯等应用，以抑制涡流。 根据抗退磁能力（矫顽力），铁氧体可分为两类。

硬铁氧体具有高矫顽力，因此难以退磁。 它们用于制造用于冰箱磁铁、扬声器和小型电动机等应用的永磁体。

软铁氧体具有低矫顽力，因此它们很容易改变磁化强度并充当磁场的导体。 它们在电子工业中用于制造称为铁氧体磁芯的高效磁芯，用于高频电感器、变压器和天线，以及各种微波元件。

铁氧体化合物成本极低，主要由氧化铁制成，并且具有出色的耐腐蚀性。 1930 年，东京工业大学的 Yogoro Kato 和 Takeshi Takei 合成了xxx种铁氧体化合物。

铁氧体通常是由氧化铁衍生的亚铁磁陶瓷化合物。 磁铁矿 (Fe3O4) 就是一个著名的例子。 与大多数其他陶瓷一样，铁氧体坚硬、易碎且导电性差。

许多铁氧体采用尖晶石结构，分子式为AB2O4，其中A、B代表各种金属阳离子，通常包括铁（Fe）。 尖晶石铁氧体通常采用由立方密排 (fcc) 氧化物 (O2−) 组成的晶体图案，其中 A 阳离子占据四面体空穴的八分之一，B 阳离子占据八面体空穴的一半，即 A2+_B3+2O2−4.

铁氧体晶体不采用普通的尖晶石结构，而是采用反尖晶石结构：四面体空穴的八分之一被B阳离子占据，八面体空穴的四分之一被A阳离子占据。 另外四分之一是 B 阳离子。 也可能有混合结构的尖晶石铁氧体，其公式为 [M2+1−δFe3+δ][M2+δFe3+2−δ]O4，其中 δ 是转化度。

称为 ZnFe 的磁性材料具有分子式 ZnFe2O4，其中 Fe3+ 占据八面体位置，Zn2+ 占据四面体位置，它是正常结构尖晶石铁氧体的一个例子。

有些铁氧体采用六方晶体结构，如钡锶铁氧体BaFe12O19（BaO:6Fe2O3）和SrFe12O19（SrO:6Fe2O3）。

就其磁性而言，不同的铁氧体通常分为软、半硬或硬，这是指它们的矫顽力低或高，如下所示。

用于变压器或电磁芯的铁氧体含有镍、锌和/或锰化合物。 软铁氧体不是永磁体。 它们具有磁性（很像低碳钢），但是当移除磁场时，磁性会降低。 软铁氧体通常用作变压器（用于改变从初级绕组到次级绕组的电压）。 因此，软磁铁氧体也称为变压器铁氧体。它们具有低矫顽力。 低矫顽力意味着材料的磁化可以很容易地反转而不会耗散太多能量（磁滞损耗），而材料的高电阻率可以防止磁芯中的涡流，这是能量损失的另一个来源。 由于它们在高频下的损耗相对较低，因此广泛用于 RF 变压器和电感器的磁芯，用于 AM 收音机中使用的开关模式电源和环形天线等应用中。

最常见的软磁铁氧体有：

• 锰锌铁氧体（MnZn，分子式为 MnaZn(1-a)Fe2O4）。 MnZn比NiZn具有更高的磁导率和饱和感应。
• 镍锌铁氧体（NiZn，分子式为 NiaZn(1-a)Fe2O4）。 NiZn 铁氧体表现出比 MnZn 更高的电阻率，因此更适合 1 MHz 以上的频率。

对于低于 5 MHz 的应用，使用 MnZn 铁氧体； 除此之外，NiZn 是通常的选择。 共模电感器是个例外，选择的阈值是 70 MHz。

• 钴铁氧体，CoFe2O4 (CoO·Fe2O3)，介于软磁和硬磁之间，通常被归类为半硬磁材料。 由于其高饱和磁致伸缩，它主要用于传感器和执行器等磁致伸缩应用