Qu’est-ce que la ferrite ?
La ferrite est une céramique à base d’oxyde de fer utilisée comme matériau magnétique. En tant que céramique, elle présente une résistance électrique supérieure à celle des matériaux magnétiques métalliques. Elle se caractérise par une excellente résistance à la corrosion et aux produits chimiques.
Utilisations de la ferrite
La ferrite est principalement utilisée comme aimant, elle est connue sous le nom d’aimant en ferrite. Comme elle est peu coûteuse et peut être produite en grandes quantités, ses domaines d’utilisation sont variés : appareils ménagers, consoles de jeux et ordinateurs.
Elle est aussi utilisée comme noyau de transformateur et comme matériau pour bloquer les ondes électromagnétiques dans les boîtes anéchoïques et les chambres anéchoïques. Les particules de ferrite servent de support au toner dans les imprimantes laser et d’autres applications : la ferrite est un matériau magnétique qui imprègne notre vie quotidienne.
Types de ferrites
Il existe trois types de ferrites :
1. Ferrites de type spinelle
La ferrite de type spinelle est une ferrite dont le composant principal est le Fe2O4. Autrefois, comme son principal composant était l’oxyde de fer, elle devait être traitée thermiquement à des températures de 800°C ou plus pour être produite.
Ces dernières années, des réactions dans des solutions alcalines ont permis de le produire à des températures aussi basses que 100°C. Les ferrites de type spinelle sont des ferrites douces qui présentent des propriétés magnétiques douces lorsqu’elles sont mélangées à des additifs tels que le manganèse, le cobalt, le nickel, le cuivre et le zinc.
2. Ferrites hexagonales
Les ferrites hexagonales sont des ferrites dont la formule chimique est M-Fe12O19 (où M est Ba, Sr, Pb, etc.). C’est une ferrite dure qui présente un magnétisme dur lorsqu’on lui ajoute du baryum ou du strontium.
3. Ferrites de type grenat
La ferrite de type grenat est une ferrite ayant le même type de structure cristalline que la pierre de grenade naturelle et dont la structure est représentée par la formule chimique Mg3Al2Si3O12. Les ferrites de type grenat sont des ferrites douces qui présentent les mêmes propriétés magnétiques douces que les ferrites de type spinelle.
Autres informations sur les ferrites
1. Propriétés des ferrites
Ferrites dures
Les ferrites dures sont des ferrites aux propriétés ferromagnétiques qui deviennent magnétiques dès qu’un champ magnétique puissant est appliqué et le restent.
Ferrites molles
Les ferrites molles sont des ferrites douces qui développent une magnétisation lorsqu’un champ magnétique est appliqué. Elles cessent d’être magnétiques lorsque le champ est supprimé. Elles se caractérisent par une perméabilité élevée et sont utilisées dans les noyaux des bobines et des transformateurs.
2. Comment les ferrites réduisent le bruit
Les ferrites sont également utilisées comme composants réducteurs de bruit. Par exemple, l’EMI, interface électromagnétique, est un problème majeur dans les signaux de communication à grande vitesse tels que l’USB, etc. L’EMI n’est pas limitée aux lignes de communication, mais se réfère au bruit électromagnétique indésirable émis par l’équipement électrique.
En termes de certification EMI et d’assurance qualité, les équipements électriques sont classés en classe A ou classe B. Des contre-mesures EMI appropriées sont requises pour chaque produit. Normalement, les contre-mesures EMI sont prises au moment de la conception du circuit et du modèle. Cependant, les ferrites peuvent être utilisées dans les étapes ultérieures de la conception et lorsque le temps de développement est limité.
En enroulant la ferrite autour du faisceau générateur de bruit, l’impédance du câble change en fonction de la magnétisation de la ferrite, réduisant ainsi le courant de bruit. Toutefois, la réduction du courant de bruit implique une réduction des composants à haute fréquence. En d’autres termes, la ferrite fonctionne comme un simple filtre passe-bas.
Il convient de noter que la réduction de la composante haute fréquence peut conduire à une distorsion du signal. Cela peut entraîner une accentuation de la forme d’onde et, par conséquent, une détérioration de la qualité du signal. Les propriétés de réduction du bruit des ferrites sont déterminées par leur impédance, qui varie en fonction du matériau de la ferrite, de sa taille et du nombre de tours.
Si le matériau de la ferrite est le même et que la taille est la même, l’impédance augmente généralement avec le nombre de spires N dans le faisceau. L’augmentation de l’impédance se traduit par une meilleure protection contre le bruit, mais le nombre de spires doit être choisi en fonction de la bande de fréquences à traiter.
La section transversale affecte également l’impédance et, en règle générale, une ferrite ayant un diamètre intérieur plus petit et un diamètre extérieur plus grand présente une impédance plus élevée. Une large gamme de ferrites est disponible en tant que composants de contre-mesures à haute fréquence. Il est important de comprendre les caractéristiques de chacun et d’utiliser une ferrite ayant les caractéristiques appropriées pour la bande de fréquence à contrer.