幾十年前，麻省理工學(xué)院 （MIT） 有點(diǎn)沉睡的弗朗西斯·比特國(guó)家磁鐵實(shí)驗(yàn)室 （Francis Bitter National Magnet Lab） 的入口處裝飾著 1953 年美國(guó)科幻電影《磁性怪物》（The Magnetic Monster） 的電影海報(bào)。從那時(shí)起，磁性學(xué)科學(xué)飛速發(fā)展，超越了電影制作人夢(mèng)寐以求的一切，其重大突破改變了電子領(lǐng)域的格局。

當(dāng)今的磁性材料（許多針對(duì)高頻應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化）在電力電子、射頻系統(tǒng)和信號(hào)調(diào)節(jié)中至關(guān)重要，并且在最苛刻的應(yīng)用中是必不可少的。它們的特性會(huì)影響磁芯損耗、效率、熱性能，并最終影響功率密度。

以下是常用高頻磁性材料的概述、它們的優(yōu)缺點(diǎn)，以及它們?nèi)绾螏椭鷮?shí)現(xiàn)高功率密度。

高頻磁性材料的主要四大類是什么？

1. 鐵氧體（特別是 MnZn 和 NiZn 類型，它們分別是天然存在的雅各布石和海參石）提供 ~10 kHz 至 100 MHz 的頻率范圍。這種材料通常用于變壓器、電感器和 EMI 濾波器。它們具有高電阻率和低渦流損耗，在高頻下具有良好的性能，此外，它們具有成本效益且廣泛使用。

它們可以在開(kāi)關(guān)模式電源 （SMPS） 中實(shí)現(xiàn)緊湊型變壓器設(shè)計(jì)，支持高開(kāi)關(guān)頻率，并減小無(wú)源元件尺寸。
另一方面，鐵氧體的飽和磁通量密度有限 （~0.3-0.5 T）。從物理上講，它們往往很脆且像陶瓷一樣，不太適合高功率、大電流應(yīng)用。

2. 非晶態(tài)金屬（例如梅特格拉斯）是固體金屬材料，通常是合金，具有無(wú)序的玻璃狀結(jié)構(gòu)。然而，盡管它們“像玻璃”，但它們是良好的電導(dǎo)體。它們通常用于頻率范圍高達(dá) 500 kHz 的高效電力變壓器和電感器。它們具有高磁導(dǎo)率和低矯頑力，在中高頻下具有非常低的磁芯損耗，并且比鐵氧體具有更高的飽和磁通量 （~1.5 T）。
不利的一面是，它們易碎且難以加工，比鐵氧體更昂貴，并且在非常高頻的應(yīng)用中的作用非常有限。它們表現(xiàn)出的較低損耗允許更小的磁芯并減少散熱，使其適用于可再生能源和 EV 系統(tǒng)中緊湊、高效的轉(zhuǎn)換器。

3. 納米晶合金（例如 Finemet、Vitroperm）是微晶尺寸僅為幾納米的材料，粗略地說(shuō)，它們介于無(wú)序非晶材料和傳統(tǒng)的粗晶材料之間。它們的常見(jiàn)用途包括高頻變壓器、柵極驅(qū)動(dòng)變壓器和電磁兼容性 （EMC） 元件，頻率范圍從 ~20 kHz 到幾兆赫茲。

納米晶合金的特點(diǎn)是在高頻下極低的磁芯損耗、高飽和磁通量 （~1.2 T） 和出色的熱穩(wěn)定性.這些合金的缺點(diǎn)是它們往往價(jià)格昂貴、可用性可能有限且機(jī)械易碎。