Τι είναι οι φερρίτες;

Οι φερρίτες είναι μια κατηγορία ενώσεων που αποτελούνται από οξειδωμένο σίδηρο και άλλα μέταλλα σε εύθραυστη κεραμική κατάσταση. Είναι πολυκρυσταλλικά, που σημαίνει ότι αποτελούνται από μεγάλες ποσότητες μικροσκοπικών κρυστάλλων και παρουσιάζουν ισχυρές μαγνητικές ιδιότητες. Μια κοινή χρήση για τους φερρίτες είναι η καταστολή των ηλεκτρομαγνητικών παρεμβολών (EMI) και των παρεμβολών ραδιοσυχνοτήτων (RF) σε ηλεκτρικά κυκλώματα, όπου συχνά αναφέρονται ως μαγνητικά μονωτικά.

Υπάρχουν δύο γενικές κατηγορίες για τη σύνθεση των φερριτών. Οι μαλακές ενώσεις φερρίτη είναι ένα μείγμα σιδήρου και ελαφρών μετάλλων όπως το νικέλιο, το αλουμίνιο ή το μαγγάνιο, όπου χρησιμοποιούνται σε ηλεκτρικούς μετασχηματιστές και άλλες συσκευές που απαιτούν την ικανότητα του μαγνητικού πεδίου να αναστρέφεται εύκολα. Οι σκληρές ενώσεις φερρίτη αποτελούνται από σίδηρο και σκληρότερα μέταλλα, όπως το κοβάλτιο, το βάριο και το στρόντιο. Οι ενώσεις φερρίτη βαρίου έχουν χρήσεις ως μαγνητικοί μονωτές και όπου απαιτούνται μόνιμοι μαγνήτες σε καταναλωτικές εφαρμογές, όπως μαγνητικά μάνδαλα πόρτας.

Η χρήση υλικού φερρίτη είναι ευρέως διαδεδομένη, καθώς είναι εύκολη και φθηνή η κατασκευή τους. Η κύρια έλξη τους είναι ότι επιδεικνύουν μεγάλες πυκνότητες μαγνητικής ροής σε σύγκριση με τις μικρές μαγνητικές δυνάμεις που εφαρμόζονται σε αυτά. Η συχνή χρήση τους οδηγεί σε διάφορες εμπορικές ονομασίες για διαφορετικές εφαρμογές, με τους φερρίτες καταστολής EMI να ονομάζονται συχνά μαγικές χάντρες, λόγω της εμφάνισης που μοιάζει με σβώλους που μπορούν να έχουν όταν συνδέονται σε ηλεκτρική καλωδίωση.

Στην καταστολή ηλεκτρικού σήματος ραδιοσυχνοτήτων και περιβάλλοντος, οι φερρίτες είναι πιο αποτελεσματικοί σε επίπεδα εύρους ζώνης πάνω από 100 megahertz, όπου αντικαθιστούν πυκνωτές αποσύνδεσης που αρχίζουν να παρουσιάζουν προβλήματα συντονισμού κυκλώματος στο φιλτράρισμα θορύβου άνω των 75 megahertz. Μπορούν επίσης να σχεδιαστούν για να εμποδίζουν χαμηλές συχνότητες κάτω από 10 megahertz. Αυτό καθιστά τους φερρίτες χρήσιμους και ως φίλτρα θορύβου εναλλασσόμενου ρεύματος (AC) και συνεχούς ρεύματος (DC).

Οι πυρήνες φερρίτη έχουν σχεδιαστεί για να είναι τόσο παχύ και μακρύ όσο είναι πρακτικό για την καλωδίωση ή τη συσκευή στην οποία είναι ενσωματωμένοι. Αυτό απαιτεί, όταν χρησιμοποιούνται σε ηλεκτρικά καλώδια, να είναι εγκλωβισμένα σε πλαστικό ή θερμοσυστελλόμενο σωλήνα που εμποδίζει τη διάσπασή τους υπό πίεση λόγω της εύθραυστης κεραμικής φύσης τους. Οι φερρίτες που χρησιμοποιούνται για την καταστολή του EMI τείνουν επίσης να είναι σκληρού τύπου, γεγονός που τους καθιστά πιο επιρρεπείς στο σπάσιμο από τους μαλακούς ομολόγους τους. Ένας πυρήνας φερρίτη χρησιμοποιείται συχνά για τη θωράκιση της καλωδίωσης 100 Base-T που χρησιμοποιείται στη δικτύωση υπολογιστών, η οποία μπορεί να υποστεί σημαντική κρούση κατά την εγκατάσταση και τη συντήρηση. Ωστόσο, μικρές ποσότητες ζημιάς σε μια ασπίδα φερρίτη δεν θα υποβαθμίσουν την ικανότητά της να φιλτράρει τον θόρυβο.