Перейти к содержанию

Точка Кюри

Ферритовый сердечник, нагретый выше определённой температуры, перестаёт быть магнитным: индуктивность дросселя падает почти до индуктивности катушки без сердечника. Эта граница — точка Кюри. Та же физика стоит за старением керамических конденсаторов X7R.

Обновлено Редакция GAW

Точка Кюри (Curie temperature, TC) — температура, при которой материал теряет ферромагнитные свойства: магнитные домены разрушаются, проницаемость падает почти до единицы, и материал ведёт себя как немагнитный. После охлаждения ниже TC свойства возвращаются. У сегнетоэлектриков, например титаната бария в керамических конденсаторах, есть своя точка Кюри — выше неё исчезает спонтанная поляризация.

Точка Кюри материалов сердечников

МатериалТипТочка КюриИсточник
TDK N87феррит MnZn> 210 °Cпаспорт TDK
Ferroxcube 3C90феррит MnZn220 °Cпаспорт Ferroxcube
MPPпорошок FeNiMo460 °CMagnetics, с. 10
Kool Mµ, High Flux, Edgeпорошок FeSiAl, FeNi500 °CMagnetics, с. 10
XFluxпорошок FeSi700 °CMagnetics, с. 10

Задолго до точки Кюри свойства феррита уже меняются: индукция насыщения N87 падает с 490 мТ при 25 °C до 390 мТ при 100 °C, у 3C90 — с 470 до 380 мТ. Поэтому дроссель проверяют на насыщение при максимальной рабочей температуре, а не при комнатной. Как сравнивать материалы, рассказано в статье «Магнитные сердечники».

Точка Кюри в конденсаторах

Керамика с высокой диэлектрической проницаемостью — классы X5R и X7R, см. диэлектрики MLCC, — сделана на основе титаната бария BaTiO3. Его точка Кюри около 125 °C (Murata FAQ 0006). Ниже неё кристаллическая решётка тетрагональная, в зёрнах возникают домены со спонтанной поляризацией, которые со временем перестраиваются — отсюда старение MLCC. Нагрев выше точки Кюри при пайке восстанавливает ёмкость, а после охлаждения старение начинается снова.

Не путать

С коэрцитивной силой и насыщением: они описывают поведение материала при обычной температуре, а точка Кюри — границу, выше которой ферромагнитных свойств нет совсем.

Частые вопросы

Что будет с дросселем, если феррит нагреется выше точки Кюри?

Феррит перестанет быть ферромагнетиком, его проницаемость упадёт почти до единицы, и индуктивность дросселя резко уменьшится — ток через ключ преобразователя вырастет. Но и задолго до точки Кюри свойства ухудшаются: у N87 индукция насыщения при 100 °C на пятую часть ниже, чем при 25 °C (TDK).

Почему у порошковых колец точка Кюри выше, чем у ферритов?

Это разные материалы: порошковые сердечники — сплавы железа, никеля, кремния и алюминия, а ферриты — оксидная керамика. По каталогу Magnetics точка Кюри порошковых материалов 460–700 °C, у силовых ферритов TDK и Ferroxcube — больше 210 и 220 °C. Magnetics отмечает, что у порошкового железа с органическим связующим ниже допустимая температура, — по нашему выводу, у таких колец рабочий предел задаёт связующее, а не точка Кюри.

При чём тут керамические конденсаторы?

Основа керамики X7R и X5R — титанат бария, сегнетоэлектрик с точкой Кюри около 125 °C (Murata). Ниже неё в кристаллах возникает спонтанная поляризация и домены, которые со временем перестраиваются — ёмкость падает. Нагрев выше точки Кюри, например при пайке, возвращает ёмкость, и старение начинается заново.

Источники

  1. TDK Electronics. SIFERRIT material N87, June 2025 — с. 2: температура Кюри TC > 210 °C; BS 490 мТ при 25 °C и 390 мТ при 100 °C
  2. Ferroxcube. 3C90 Material specification (2008 Sep 01) — TC 220 °C; B 470 мТ при 25 °C и 380 мТ при 100 °C
  3. Magnetics. Powder Core Catalog (2024) — с. 10: точка Кюри — 500 °C у Kool Mµ, MAX, Hƒ, Ultra, Edge и High Flux, 700 °C у XFlux и XFlux Ultra, 460 °C у MPP
  4. Murata. FAQ char/0006: Please tell us whether the capacitance of the ceramic capacitors changes with time — BaTiO3 выше точки Кюри (около 125 °C) — кубическая решётка без спонтанной поляризации; нагрев выше неё при пайке восстанавливает ёмкость, после охлаждения старение начинается снова

Нашли ошибку?