سلف ها: اصول فیزیکی، فناوری های ساخت، انواع هسته، مشخصات کلیدی و کاربردها در سیستم های قدرت و الکترونیک فرکانس بالا

سلف ها به عنوان یکی از سه عنصر خطی و غیرفعال بنیادین در مدارهای الکتریکی و الکترونیکی، وظیفه ی ذخیره سازی انرژی به صورت میدان مغناطیسی و مخالفت با تغییرات جریان را بر عهده دارند و از سیم پیچ های ساده ی هسته هوا در قرن نوزدهم تا سلف های مجتمع با ابعاد ۱×۱ میلی متر و سلف های توان با جریان اشباع ۵۰ آمپر تکامل یافته اند. این مقاله با مرور پیشینه ی پژوهشی از کشف القای فارادی (۱۸۳۱) تا سلف های قابل تنظیم موراتا (۲۰۲۰) و همچنین تحلیل داده های تجربی گزارش شده توسط مایر و جانسون (۱۹۸۰)، وانگ و همکاران (۲۰۱۰)، ساتو و همکاران (۲۰۱۸)، ویشای (۲۰۰۰)، تی دی کی (۲۰۱۵)، موراتا (۲۰۲۰)، اینتل (۱۹۹۰) و زیمنس (۱۹۲۰)، نشان می دهد که سلف های نانوساختار با هسته پودر فریت جریان اشباع را ۴۰ درصد و تلفات هسته را ۳۰ درصد نسبت به نمونه های معمولی بهبود می بخشند. سلف های مجتمع با هسته کبالت-زیرکونیم-تانتال القاوری ۳۰۰ نانو هانری در ابعاد ۲×۲ میلی متر و چگالی شار اشباع ۱.۲ تسلا ارائه می دهند. سلف های فیلم نازک برای ۵G با ابعاد ۰.۶×۰.۳×۰.۳ میلی متر، القاوری ۴۷۰ نانو هانری و ضریب کیفیت ۳۵ در فرکانس ۱ گیگاهرتز عرضه شده اند. سلف های قابل تنظیم مغناطیسی با محدوده تنظیم ۵۰ درصد و زمان پاسخ ۵۰۰ میکروثانیه برای مدارهای تطبیق امپدانس توسعه یافته اند. ضریب کیفیت سلف های مجتمع روی تراشه سیلیکونی از ۴ در سال ۱۹۸۰ به ۱۸ در سال ۲۰۱۸ بهبود یافته است. سلف های توان با هسته پودر آهن فشرده مقاومت سری معادل ۲ تا ۵۰ میلی اهم و جریان اشباع تا ۵۰ آمپر دارند. نتیجه گیری اصلی بر ضرورت گذار به سلف های مجتمع با چگالی انرژی بالا، سلف های قابل تنظیم با زمان پاسخ زیر ۱۰۰ میکروثانیه، سلف های فیلم نازک با ضریب کیفیت بالای ۵۰ و سلف های توان با تلفات هسته زیر ۰.۱ وات بر سانتی متر مکعب تاکید دارد. در ادامه، شانزده پیشنهاد در چهار دسته ی پژوهشی، فنی-طراحی، هنجاری-استانداردسازی و آموزشی-ترویجی ارائه شده است که شامل هسته های نانوکامپوزیتی آهن-کبالت-بور، سلف های قابل تنظیم مغناطیسی-الکتریکی، ماژول های قدرت سه بعدی و بازنگری استاندارد IEC ۶۲۰۲۴ می باشد.

کلیدواژه ها:

سلف ، القاگر ، هسته فریت ، هسته پودر آهن ، جریان اشباع ، ضریب کیفیت ، فرکانس خودتشخیصی ، سلف مجتمع