基于多铁性材料的电场对电感调控研究

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电感、电容、电阻是在电子电路中常用的三种无源器件,作为其中之一的电感,发挥着重要作用。随着科技的不断发展,电感被广泛应用于航空航天、电力电子、电压控制的振荡器、滤波器、阻抗匹配网络等各个领域,尤其是无线通信系统及电子业的迅猛发展,对可调电感的需求巨大。而且当今能源、环境问题突出,应当走低碳环保路线。针对上述现状,发展调控范围大、品质因数高、功耗低的电感器件是当务之急。本文在调研了电感的相关资料基础上,创新性地提出了两种电感器磁芯,主要目的是制备电感器件并进行电感调控的研究。所用的两种磁芯采用复合多铁性材料,分别为Metglas/PVDF体系和Metglas/PMN-PT体系,在制备两相复合磁芯方面,采用胶粘合的方式形成层状结构,这主要是考虑到文献资料提到的层状结构的多种优势。多铁材料具有的磁电(逆磁电)耦合性质,可以实现磁控电、电控磁,从而为制备多功能的磁电子器件提供可能。目前,采用多铁材料制备电感器并利用电场进行调控的报道还比较少见,这种电感器具有能量利用率高、响应速度快、轻便、噪声小等多种优点。在研究电场调控电感的工作中,从测试频率、外加电压、励磁电流、不同压电系数方向、不同磁化状态等多个参数对电感进行调控,都产生了一定的调控效果。其中,在Metglas/PMN-PT复合多铁体系中,电压对电感的调控呈现出“蝴蝶”曲线,调控幅度不够大,但调控规律明显,这种规律与PMN-PT的介电弛豫行为密切相关;在Metglas/PVDF体系中也呈现出规律性的回线,两种情况均表明电场对电感实现了调控。本文设计的电感可以为制备新型多功能器件提供参考,尤其是柔性的Metglas/PVDF体系,可以为制备柔性电子学器件提供思路。
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