Ferrite doux pour l’électronique de puissance

Les ferrites sont des oxydes magnétiques présentant un magnétisme particulier appelé ferrimagnétisme. Louis Néel, prix Nobel de Physique en 1970, a largement contribué à l’explication et à la compréhension de leurs propriétés.

Il existe deux grandes familles de ferrites industriels : les ferrites doux et les ferrites durs que l’on trouve essentiellement à l’état polycristallin, sous forme de céramique massive. Cette appellation tire son origine des premiers aimants techniques qui étaient fabriqués à partir d’aciers au début du XX^e siècle. En effet, le fer métallique, lorsqu’il contient des impuretés comme des inclusions de carbone, présente à la fois un champ coercitif élevé et une dureté mécanique importante ; lorsqu’il est pur, son champ coercitif est faible et sa dureté mécanique diminue (matériau doux, traduction de l’anglais « soft material »).

Les ferrites durs sont donc employés comme aimants permanents[D 2 100]. Les ferrites doux sont utilisés comme noyaux magnétiques à faibles pertes pour la réalisation de transformateurs et d’inductances en électronique de puissance [E 2 130]. Leur résistivité électrique élevée (> 1 Ω · m) et leur faible coût de fabrication sont à l’origine des nombreuses applications industrielles de ces matériaux. Leur polarisation magnétique à saturation J_s est inférieure à 0,6 T donc plus faible que celle de métaux tels que le fer ou le cobalt. Les champs coercitifs les plus faibles sont proches de 10 A/m, donc 10 fois plus grands que les alliages métalliques les plus doux. Malgré cela, leurs performances à fréquence élevée (f > 100 kHz) sont nettement supérieures à celles de tous les autres matériaux magnétiques.

Les ferrites doux regroupent trois familles de matériaux :

• la 1^re famille est celle des ferrites spinelles de manganèse-zinc (Mn-Zn) utilisés pour des fréquences allant de 10 kHz à 1 MHz. Ces matériaux sont principalement utilisés dans les domaines de la conversion d’énergie ou...