磁芯螺线管微电感的计算机模拟

磁芯螺线管微电感的计算机模拟

第４１卷第１ｌ期２００７年１１月

上海交通大学学报

ＪＯＵＲＮＡＬｏＦＳＨＡＮＧＨＡｌＪｌＡＯＴｏＮＧＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ

ＶｏＩ．４１Ｎｏ．１Ｉ

Ｎｏｖ．２００７

文章编号：１００６—２４６７（２００７）１１—１８６７一０４

磁芯螺线管微电感的计算机模拟

郭绍寅，

周

勇，

周志敏，曹

莹，丁

文

（上海交通大学微纳科学技术研究院，微米／纳米加工技术国家级重点实验室，

薄膜与微细技术教育部重点实验室，上海２０００３０）

摘要：采用电磁场理论建立了ＦｅＮｉ磁芯螺线管微电感的物理模型，并对交流载荷下的微电感进行了模拟．通过与磁芯厚度为１０、２０、３０和４０ｐｍ的微电感的实验结果对比，表明该物理模型能够较准确地模拟磁芯螺线管微电感的主要损耗，进而可计算微电感的电感量和品质因子．模拟结果与实验符合较好．

关键词：螺线管；微电感；磁芯｝物理模型

中图分类号：ＴＮ６０２

文献标识码：Ａ

ＡＰｈｙｓｉｃａＩＭｏｄｅｌｏｆＳｏＪｅｎｏｉｄＭｉｃｒｏｌｎｄｕｃｔｏｒｗｉｔｈＭａｇｎｅｔｉｃＣＯｒｅ

ＧＵｏＳ＾口Ｄ＿ｙ抽，ＺＨＯＵＹｏｎｇ，

ＺＨｏＵＺ＾ｉ一优ｉｎ，ＣＡ０Ⅵｎｇ，

ＤｊＮＧ’％”

（ＮａｔｉｏｎａｌＫｅｙＬａｂ．ｏｆＮａｎｏ／ＭｉｃｒｏＦａｂ“ｃａｔｉｏｎＴｅｃｈｎ０１０９ｙ，ＫｅｙＬａｂ．ｆｏｒ

ＴｈｉｎＦｉｌｍａｎｄＭｉｃｒｏＦａｂｒｉｃａｔｉｏｎｏｆＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｉｎｓｔ．ｏｆＭｉｃｒｏ／Ｎａｎｏ

Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎ０１０９ｙ，ＳｈａｎｇｈａｉＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖ．，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００３０，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｅｓｅｎｔｅｄ

ｐｈｙｓｉｃａｌｍｏｄｅｌｏｆ

ｓｏｌｅｎｏｉｄｍｉｃｒ伊ｉｎｄｕｃｔｏｒｗｉｔｈｍａｇｎｅｔｉｃ

ａｒｅ

ａａｃｏｒｅｏｎ

ｔｈｅ

ｂａｓｉｓｏｆｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｔｈｅｏｒｙ．Ｉｎｔｈｉｓｍｏｄｅｌ，ｔｈｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｍｉｃｒｏ＿ｉｎｄｕｃｔｏｒａｔＭＨｚｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｅｘｐｅ“ｍｅｎｔａｌｒｅｓｕＩｔｓｆｏｒ

ａ

ｓｉｍｕｌａｔｅｄ，ａｎｄ

ｓ０１ｅｎｏｉｄｍｉｃｒｏ—ｉｎｄｕｃｔｏｒｗｉｔｈ

ｃａｎ

ａｃｏｒｅ

ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ主ｎ１０，２０，３０

ａｎｄ４０＂ｍ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｍｏｄｅｌｄｕｃｔｏｒ，ｗｈｉｃｈ

ｃａｎ

ｓｉｍｕｌａｔｅｔｈｅｍａｊｏｒｐｏｗｅｒ１０ｓｓｏｆｍｉｃｒｏｉｎ—

ｂｅｕｓｅｄｔｏｃａｌｃｕｌａｔｅｔｈｅｉｎｄｕｃｔａｎｃｅａｎｄｑｕａｌｉｔｙｆａｃｔｏｒｏｆｍｉｃｒｏ－ｉｎｄｕｃｔｏｒ．Ｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄ

ｒｅｓｕｌｔｓａｇｒｅｅｗｉｔｈｔｈｅｅｘｐｅｆｉｍｅｎｔａｌｄａｔａｗｅｌｌ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ；ｓｏｌｅｎｏｉｄ；ｍｉｃｒｏ—ｉｎｄｕｃｔｏｒ；ｍａｇｎｅｔｉｃｃｏｒｅ；ｐｈｙｓｉｃａｌｍｏｄｅｌ

在各种电子线路中，磁性器件如电感器件以及由其构成的电源变压器、ＤＣ－ＤＣ变压器、振荡器、滤波器、放大器和调谐器等是电子线路中不可缺少的重要元器件．近年来，随着电子产品的小型化、微型化发展，高性能的微型化、集成化电感器件成为国内外学者研究的重点，而微电感器件结构参数的设计

模拟也成为微电感器件研究的重要组成部分．

作为微电感器件的设计，其物理模型主要针对各种平面螺旋电感，方法有分段等效电路法（Ｐａｒｔｉａｌ

ＥｋｍｅｎｔＥｑｕｉｖａｌｅｎｔ

ｃｉｒｃｕｉｔｓ，ＰＥＥｃ）［“，Ｈ型集总参

数等效电路”１和２Ⅱ型集总参数等效电路ｏ“３等，不完全适合磁芯结构螺线管微电感结构参数的设计模拟．本文在经典的Ⅱ型模型基础上，结合一维磁芯涡

收稿日期：２００７一０１一０４

基金项目：国家高技术研究发展计划（８６３）项目（２００６ＡＡ０３２３０１），上海应用材料研究与发展基金（０５１５），非硅精密徽机械制造技术研究基

金（Ｄ２３２００６００９８）和上海市纳朱专项基金（０６５２啪００４）赍助项目

作者简介：郭绍寅（１９８２一）．男．浙江台州人，硕士，主要从事磁芯螺线管搬电感的模拟和制造研究．

周勇（联系人），男，教授．博士生导师－电话（Ｔｅｌ．）１０２１—６２９３３７１７｝Ｅ＿删Ｉ：ｙ曲ｏｕ＠ｓｊｔｕ万方数据　

ｅｄｕ．ｃｎ．