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1 - CARACTÉRISTIQUES DES FERRITES

2 - PROPRIÉTÉS PHYSIQUES DES FERRITES SPINELLES ET GRENATS

3 - SYNTHÈSE DES FERRITES

  • 3.1 - Ferrites monocristallins
  • 3.2 - Ferrites polycristallins

4 - QUEL FERRITE POUR QUELLE APPLICATION ?

5 - FERRITES DE MANGANÈSE-ZINC ET APPLICATIONS

6 - FERRITES DE NICKEL-ZINC ET APPLICATIONS

7 - FERRITES À BASSE TEMPÉRATURE DE FRITTAGE POUR COMPOSANTS INDUCTIFS INTÉGRÉS

8 - FERRITES POUR HYPERFRÉQUENCES

9 - CONCLUSION

Article de référence | Réf : E1760 v3

Caractéristiques des ferrites
Ferrites faibles pertes pour applications fréquentielles

Auteur(s) : Richard LEBOURGEOIS

Date de publication : 10 févr. 2014

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Auteur(s)

  • Richard LEBOURGEOIS : Docteur de l'Institut National Polytechnique de Grenoble - Responsable des Études Ferrites et Diélectriques à Thales Research & Technology, Palaiseau, France

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INTRODUCTION

La découverte de nouveaux oxydes magnétiques appelés ferrites au début des années 1900 a tout d'abord motivé de nombreux théoriciens qui ont tenté d'expliquer leurs propriétés magnétiques. C'est à partir des années 1940-1950 qu'en France Louis Néel, qui sera prix Nobel de Physique en 1970, a commencé à élaborer sa théorie du ferrimagnétisme qu'il a appliquée à l'ensemble des ferrites avec succès. Cette théorie décrit essentiellement les propriétés magnétiques statiques de ces matériaux : aimantation à saturation et température de transition. Par la suite, on a découvert de nombreuses applications à ces nouveaux matériaux, notamment pour les utilisations à haute fréquence rendues possibles grâce à leur résistivité électrique élevée (> 1 Ω · m) qui distingue les oxydes des métaux.

Les ferrites sont obtenus en faisant réagir à haute température de l'oxyde de fer, principalement l'hématite αFe2O3, avec d'autres oxydes métalliques. La grande diversité des ferrites vient des nombreuses possibilités de substitutions cationiques dans leurs solutions solides. Cela donne autant de propriétés magnétiques différentes que de combinaisons possibles. Nous essaierons de montrer que pour chaque type d'application (niveau de puissance, gamme de fréquence, gamme de température) il existe un matériau optimisé et que son optimisation passe par une analyse détaillée de son environnement électrique.

Nous terminerons cette introduction en précisant que le nom « ferrite » désignant les oxydes ferrimagnétiques est masculin mais qu'il existe aussi la ferrite qui désigne une variété allotropique du fer. Nombreux sont les utilisateurs de ces oxydes qui pour désigner le noyau d'une inductance parlent de « la ferrite », sans doute en référence à la self-inductance (souvent appelée bobine) qu'il permet de réaliser.

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Il existe d'autres versions de cet article :

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v3-e1760


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1. Caractéristiques des ferrites

Outre la résistivité, les paramètres essentiels qui caractérisent les ferrites sont :

  • l'aimantation à saturation µ0Ms : elle varie de 0,15 à 0,60 T ; (cf. tableau « correspondance des unités »)

  • le champ d'anisotropie Han : il caractérise la rigidité avec laquelle l'aimantation est maintenue dans des directions privilégiées du cristal. Plus l'aimantation peut se déplacer facilement sous l'action d'un faible champ magnétique extérieur, plus le matériau a un champ coercitif faible, une perméabilité grande et des pertes faibles si les fréquences d'utilisation ne sont pas trop élevées. On appelle ferrite « dur » un ferrite « difficile » à aimanter présentant des champs coercitif et d'anisotropie élevés (Han > 100 kA/m) et ferrite « doux » un ferrite « facile » à aimanter présentant des champs coercitif et d'anisotropie faibles (Han < 10 kA/m) (cf. articles [D2080] et [D2081]).

Les ferrites de structure cristallographique hexagonale comme la magnétoplombite (hexaferrites) sont anisotropes. Leurs propriétés dans le plan de base (a,b) sont très différentes de celles suivant l'axe c perpendiculaire. Ce sont des matériaux magnétiques durs et, sous forme polycristalline, on les utilise principalement pour la production d'aimants permanents à bas coût, par exemple pour les moteurs électriques de l'industrie automobile ou encore les aimants pour les tableaux d'affichage magnétiques. Les ferrites hexagonaux les plus répandus sont les hexaferrites...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - BERTAUT (F.), FORRAT (F.) -   Structure des ferrites ferrimagnétiques des terres rares  -  . CR Hebd. Séan. Acad. Sci. (F) 242, p. 382 (1956).

  • (2) - SMIT (J.), WIJN (H.P.J.) -   Les ferrites  -  . Dunod (1961).

  • (3) - GUYOT (M.), CAGAN (V.) -   Temperature dependence of the domain wall mobility in YIG, deduced from the frequency spectra of the initial susceptibility of polycrystals  -  . JMMM 27, pp. 202-208 (1982).

  • (4) - LEBOURGEOIS (R.), PERRIAT (P.), LABEYRIE (M.) -   High and low level frequency losses in Ni-Zn and Mn-Zn spinel ferrites  -  I. CF 6, Tokyo, p. 1159 (1992).

  • (5) - MORINEAU (R.), PAULUS (M.) -   Chart of pO2 versus temperature and oxidization degree for Mn-Zn ferrites  -  . IEEE Trans. Mag., Mag. II, 1975, pp. 1312-1314.

  • (6) - LEBOURGEOIS (R.), GANNE (J.P.), PIGNARD (S.), GARRIN (P.),...

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