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
| Материал | Тип | Точка Кюри | Источник |
|---|---|---|---|
| TDK N87 | феррит MnZn | > 210 °C | паспорт TDK |
| Ferroxcube 3C90 | феррит MnZn | 220 °C | паспорт Ferroxcube |
| MPP | порошок FeNiMo | 460 °C | Magnetics, с. 10 |
| Kool Mµ, High Flux, Edge | порошок FeSiAl, FeNi | 500 °C | Magnetics, с. 10 |
| XFlux | порошок FeSi | 700 °C | Magnetics, 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
- 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
- Ferroxcube. 3C90 Material specification (2008 Sep 01) — TC 220 °C; B 470 мТ при 25 °C и 380 мТ при 100 °C
- 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
- 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?
Смотрите также
- Магнитные сердечникиФеррит MnZn и NiZn, порошковые MPP, High Flux, Kool Mµ, сталь, AL, зазор, насыщение, DC bias, потери
- Старение керамических конденсаторовУменьшение ёмкости керамики X5R и X7R со временем
- Коэрцитивная силаОбратное поле, при котором индукция материала равна нулю
- Ток насыщения дросселяIsat: предельный ток дросселя в импульсном источнике
- Класс диэлектрика MLCC (C0G, X7R)C0G, X7R, X5R: что означают коды керамики