همه چیز درباره فریت‌های منگنز-روی (MnZn)

برای درک اینکه فریت‌های منگنز-روی (MnZn) چه هستند یا آن مخفف به چه معناست، ابتدا باید ایده اولیه در مورد اینکه فریت‌ها چه هستند را داشته باشیم. به زبان ساده، فریت‌ها مواد سرامیکی هستند که ترکیبی از اکسید آهن، روی، نیکل، منگنز و سایر ترکیبات می‌باشند. توانایی آن‌ها در حفظ مغناطش خودبه‌خودی، استفاده از آن‌ها را در طیف گسترده‌ای از کاربردها ممکن می‌سازد.

فریت‌ها عمدتاً به دو دسته فریت‌های سخت و فریت‌های نرم تقسیم می‌شوند.

فریت‌های سخت به دلیل اجبار مغناطیسی (coercivity) بالای خود، مغناطیس شدن دشواری دارند و این امر آن‌ها را برای استفاده در دستگاه‌هایی مانند یخچال‌ها، ماشین‌های لباسشویی و تلویزیون‌ها ایده‌آل می‌سازد.

فریت‌های نرم توانایی مناسبی در هدایت میدان‌های مغناطیسی دارند که برای توسعه هسته‌های ترانسفورماتور و همچنین در دستگاه‌های الکتریکی و پزشکی مفید است.

فریت‌های منگنز-روی (MnZn) چه هستند؟

فریت‌های نرم به دسته‌های دیگری تقسیم می‌شوند که رایج‌ترین آن‌ها فریت‌های $\text{MnZn}$MnZn (منگنز-روی) و $\text{NiZn}$NiZn (نیکل-روی) هستند. فریت‌های $\text{MnZn}$MnZn نوعی فریت نرم هستند که خواص الکتریکی و مغناطیسی خوبی دارند.

آن‌ها اغلب به دلیل نفوذپذیری (permeability) بالاتر، قابلیت مغناطیس‌شدگی بهتر و مقدار مقاومت الکتریکی (resistivity) پایین‌تر نسبت به همتای خود ($\text{NiZn}$NiZn)، ترجیح داده می‌شوند. فریت‌های $\text{MnZn}$MnZn همچنین از نظر هزینه و تلفات توان پایین بوده و دارای مقادیر بالایی از القای مغناطیسی هستند که برای کاربردهای توان، سنسورها، کاربردهای پزشکی، سلف‌ها و غیره مطلوب است. بیشتر کاربردهای آن‌ها به خواص عدم حساسیت به تنش (stress insensitivity) و کارکرد مناسب زیر $\text{2 Mhz}$2 Mhz بستگی دارد.

ویژگی‌های مفید

می‌توان چندین مزیت در استفاده از فریت‌های $\text{MnZn}$MnZn مشاهده کرد. در میان همه این موارد، چند مورد برجسته هستند که اغلب عامل تعیین‌کننده در استفاده از این فریت‌ها می‌باشند.

تلفات توان پایین

تلفات توان غیرضروری می‌تواند تأثیر زیادی بر عملکرد برنامه‌هایی بگذارد که با توان ثابت کار می‌کنند. تلفات ناشی از هیسترزیس (Hysteresis) نمونه‌ای از این تلفات توان است. این اتفاق در طول مغناطیسه شدن و بی‌اثر شدن مغناطیس (demagnetisation) فریت رخ می‌دهد و به صورت گرما به محیط اطراف منتقل می‌شود. این تلفات با استفاده مداوم انباشته می‌شوند.

هسته‌های $\text{MnZn}$MnZn تلفات توان ناشی از چنین اثراتی را تا حد امکان پایین نگه می‌دارند و کارایی برنامه‌های الکترونیکی را ممکن می‌سازند.

مغناطش پسماند (Remanent Magnetisation) پایین

فریت‌های نرم آهنربای دائمی نیستند، اما مغناطش خود را به طور کامل نیز از دست نمی‌دهند. در غیاب میدان مغناطیسی، مغناطیس آن‌ها کاهش می‌یابد. در چنین مواردی، یک مقدار باقی‌مانده به نام مغناطش پسماند وجود دارد.

فریت‌های $\text{MnZn}$MnZn افزایش مقداری را قبل از کاهش نشان می‌دهند و در نتیجه مقدار پایینی از مغناطش پسماند را ارائه می‌دهند.

اجبار مغناطیسی (Coercivity) پایین

اجبار مغناطیسی هر ماده توانایی آن در مقاومت در برابر بی‌اثر شدن مغناطیس در یک میدان مغناطیسی خارجی است.

فریت‌های $\text{MnZn}$MnZn اجبار مغناطیسی پایینی دارند، به این معنی که مقاومت کمی در برابر هرگونه تغییر در مغناطش خود نشان می‌دهند. این ویژگی به آن‌ها اجازه می‌دهد تا به راحتی در کاربردهایی که قطبیت مکرراً معکوس می‌شود، مورد استفاده قرار گیرند.

کاربردها

هسته‌های ترانسفورماتور چندین بار در ثانیه میدان مغناطیسی خود را تغییر می‌دهند. اینجاست که اجبار مغناطیسی پایین و تلفات کم فریت $\text{MnZn}$MnZn به ارائه نتایج رضایت‌بخش کمک می‌کند. این فریت‌ها دارای سطوح بهینه نفوذپذیری، تلفات توان و مغناطش اشباع برای استفاده در برنامه‌های منبع تغذیه سوئیچینگ (switch-mode power supply) هستند و از این رو در وسایل خانگی متداول مانند لپ‌تاپ‌ها، شارژرهای موبایل، لامپ‌های $\text{LED}$LED و غیره استفاده می‌شوند.

علاوه بر این موارد، فریت‌های $\text{MnZn}$MnZn طیف وسیعی از کاربردها را در صنایع اصلی پوشش می‌دهند.