电感器的认识与了解！

电感器的发展史

电感器最早的来源是在1831年英国物理学家迈克尔·法拉第在实验中发现的电磁感应现象。随后，在1832年由美国物理学家约瑟夫·亨利发表了关于自感应现象的论文《在长螺旋线中的电自感》，为了纪念亨利，后世用他的名字命名了自感系数和互感系数的单位，简称“亨”。

在19世纪末，威廉·斯坦利制造了一台用于市区电气化的商用变压器，实现了电感器的商用化。此后，电感器的工艺技术飞速发展，广泛应用于各种电子设备中。20世纪60年代，美国JDI、Sprague公司开始批量生产贴片电感。20世纪80年代，日本TDK公司率先实现了贴片叠层电感器的产业化。

电感器厂商有哪些？

电感器的主要厂商有BOURNS、API Delevan 、Chilisin(奇力新)、Central(中环)、TDK、muRata(村田)、TAIYO YUDEN、VISHAY(威世)、Sunlord(顺络)、PULSE(普思)、Sumida(胜美达)、ABRACON、EATON(伊顿)、Walsin(华新科)、、Wurth(伍尔特)、cjiang(长江微电)、FH(风华)、PANASONIC(松下)、APV(爱普微)、TAI-TECH(台庆)、ZE(增益)、SOREDE(索瑞达)、TE、Coilcraft(线艺)、Kyocera AVX 、Sel、PROD(谱罗德)、Microgate(麦捷)等，太多品牌了，不一一列举。其中日本品牌MURATA、TDK、TAIYO YUDEN和SUMIDA的市占率超过40%，特别是高端市场达到90%以上；随后是奇力新、顺络、风华和麦捷，主要是中低端市场。

什么是电感器？

电感器是一种能将电能通过磁通量的形式储存起来的被动电子元器件。同时也被称为扼流器、电抗器或动态电抗器。它的基本工作原理是当线圈中有电流通过时，会产生磁场；当电流变化时，磁场也会相应变化，从而产生感应电流。这种感应电流的方向与原电流方向相反，从而产生阻碍电流的作用。

电感器的符号表示用“L”，电感的单位是“亨利（H）”，简称“亨（H）”。1H =103mH =106μH =109nH =1012pH。常用的电感单位有pH、nH和μH。电感的计算公式表示如下：

L=k*μ0*μs*N2*S/l

其中，μ0是真空磁导率；μs是线圈内部磁芯的相对磁导率；N是线圈匝数；S是线圈的截面积，单位是平方米；l是线圈的长度，单位是米；k是系数，取决于线圈的半径(R)与长度(l)的比值。

电感器的主要作用有滤波、调谐、选频、振荡、补偿、延迟、通直流、阻交流等。阻抗XL=2πfL，f是交流信号的频率，L是电感器的感量。当f=0时，XL=0，此时电感器是短路的；当f值很大时，XL∝∞，此时电感器是开路的。

电感器的主要参数有规格尺寸、电感量、感量精度、额定电流值（IDC）、内阻（DCR）、品质因数（Q）、自谐振频率SRF、阻抗|Z|等。其中IDC越大越好，但是电感有直流偏流特性，即随着电流的增大，感量是下降的，所以选型时需要考虑这个因素。DCR越小，损耗越小，发热越少。

电感器的精度一般有B（±0.1nH）、C（±0.2nH）、S（±0.3nH）、D（±0.5nH）、F（±1%）、G（±2%）、H（±3%）、J（±5%）、K（±10%）、L（±15%）、M（±20%）、N（±30%）。一般选型时，Ls<6.8nH，请选择“S/D”级，Ls≥6.8nH，请选择“J/K”级。从产品种类选型时，陶瓷体电感常用精度J（±5%），叠层铁氧体电感常用精度K（±10%），绕线铁氧体电感常用精度J（±5%），功率电感常用精度M（±20%）。

电感器常见的标识方法有哪些呢？

（1）直标法：直接在电感器上标注其电感量的数值大小，这种方法比较容易识别，即电感值和电感单位直接标在本体的外壳上，数字是标称电感量。

(2)文字符号标注法：通过文字符号来表示电感值和感值精度，一般采用三个数字和一个字母表示，第1和第2个数字表示有效数字，第3个数字表示有效数字乘以10的指数幂，最后一个字母表示感值精度范围。小数点一般用字母R表示，单位一般为μH表示，如R22 J表示感值0.22μH，±5%精度；100K表示感值10μH，±10%精度； 2R2M表示感值2.2μH，±20%精度；101N表示感值100μH，±30%精度。

（3）数码标注法：标识用3位数标识，前两位表示有效数字，第三位表示10的指数幂，R表示小数点，单位为μH，是例如“102”表示1000μH；1R0表示1.0μH。

（4）色标法：通过不同的颜色和位置来区分电感的大小和误差‌。色码电感的读数方法‌是通过识别电感上的色环来确定的，色码电感通常由四个色环组成，每个色环代表不同的数值或倍乘数。不同颜色代表的数字：棕1，红2，橙3，黄4，绿5，蓝6，紫7，灰8，白9，黑0；色环电感颜色代表的倍率：棕101、 红102、橙103、黄104、绿105、蓝106、紫107、 灰108、白109、黑100、金10-1、银10-2。色环电感颜色代表的精度误差等级：金5%、黑20%、银10%、棕1%、红2%、绿0.5%、蓝0.25%、紫0.1%、灰0.05%；色环电感的基本单位是“μH”。

电感器是如何分类的呢？

一般来说，电感分类可按功能、工艺和贴装方式来分类。

按功能电感可分为普通电感、功率电感、射频电感（高Q）、EMI滤波电感。

按工艺可分为叠层电感、绕线电感、一体成型电感、薄膜电感。

按封装方式可分为贴片电感和插件电感，贴片电感包括叠层、绕线、功率等电感，插件电感包括色码、立式、磁棒和磁环电感等。

（1）叠层电感

叠层电感有普通级电感、射频电感、EMI滤波电感、功率电感。

叠层电感的组成成分有磁体、连接点、线圈和端头，其中磁体是铁氧体或陶瓷体，线圈是银浆，连接点是银金属，端头是锡银铜合金。

叠层片式电感的工艺流程：配料（球磨）→印刷堆叠→层压→切割→高温排胶→高温烧成→磨边→沾银→烧银→电镀→测试→编带入库。

叠层电感的尺寸规格有006003、008004、01005、0201、0402、0603、0805、1206、1210、1812，其中最常用的尺寸有01005、0201、0402、0603、0805、1206。日本村田Murata在2025年1月率先研发成功006003（0.16mmx0.08mm）尺寸，自此，电感的微型化取得重大突破。

叠层电感中有一种产品叫射频电感，就是用于几十MHz到几十GHz的高频带的电感。此类电感具备高Q值和感量一致性的良好特点，主要用于高频电路，因为Q值的要求较高，所以一般是空芯结构，主要用于手机及无线LAN等移动通信设备等高频电路。此类电感一般有3种常用的工艺类型，分别为绕线、干法丝印制程和半导体黄光制程工艺。业界元件巨头Murata采用的是绕线和半导体黄光制程，产品能做到非常高的精度和良好的一致性；TDK、顺络、风华等厂商主要以干法丝印制程为主，但是另外两种工艺有部分厂商已经有部分产品量产，有的还处在研究阶段。如下是典型的匹配电路，在手机的匹配电路中的天线、IF线路、合成器、振荡回路和RF电源线路中，此类电感的主要作用是耦合、共振和扼流，目的分别是消除失谐阻抗，将反射、损失降至最小，确保必要的频率和扼制高频成分等AC电流。

（2）绕线电感

绕线电感有工字型绕线、射频电感、普通用电感。采购的是绕线结构制造，其主要工艺流程是磁芯制造→绕线→加工成型→端子形成→外观检查→测试→编带。所谓的绕线构造是在氧化铝芯上将铜线绕成螺旋状。与积层、薄膜方式相比，绕线结构能够用粗线绕制线圈，其特点是能够实现低直流阻抗，超高Q值，大电流等。利用该特点，可以在Q值要求较高的天线、PA电路中用于耦合及IF回路的共振。

贴片功率电感也可以分为磁开放和磁屏蔽两种，其中磁开放材料是铁氧体磁芯（铁氧体材质有MnZn、NiZn和MgZn等），线圈裸露在外；磁屏蔽有磁胶屏蔽、磁环屏蔽和一体成型电感，主要材料有铁氧体磁芯、合金磁芯（合金包括羰基铁粉、铁硅铬合金和还原铁粉等）等。绕线电感根据磁屏蔽的不同，工艺流程也会有一些差异，其流程相对叠层电感来说，更加简洁，如下列举其中一种贴片绕线功率电感的工艺流程：绕线→焊锡→涂胶→外观检查→测试→编带。

3）一体成型电感

一体成型电感是一种结构紧凑、一体化的电子元器件‌，采用金属粉体成型的方式，将绕线组本体埋入内部压铸而成，形成电磁屏蔽的复合结构。一体成型电感目前已经历三代技术迭代，第一代是1997年Vishay发明的冷压技术，成型压强>800MPa；第二代是2010年Toko发明的热压技术，成型压强>400MPa；第三代是低压注塑成型技术，成型压强<20MPa。一体成型电感由磁芯、线圈和端头组成，结构简单。

一体成型电感的工艺流程：制粉→绕线/点焊→线圈外检→压模成型→烘烤→自动整形→外观检查→测试/喷码→编带包装。

（4）薄膜电感

1991年村田实现了世界首例薄膜型电感--"LQP31A系列"。 它和以往卷着铜线的片状电感完全不同，它是通过将数十个μm大小的导体设成类似于蚊香的漩涡状，在薄膜工艺上形成以nH为单位的微小电感。此类电感采用光刻工艺，能够制造精度更高的产品，光刻工艺是一种使涂有感光物质的物体表面像模板状一样曝光（在感光性的物质上照射强光，使其反射），使其生成被曝光部分和未被曝光部分的模板之后，浸泡在冲洗液体中，以便去除多余部分的技术。 主要用于半导体设备、印刷电路板、印刷板、液晶显示面板、等离子显示面板等的生产制造。此类薄膜电感的薄膜结构也是采用积层构造，是一种实现了高精度陶瓷材料的贴片电感器。线圈的制作精度非常高，具有小尺寸（0201）能够实现高性能的电气特性，能够实现稳定电感值及细小电感值的阶跃响应和高Q、高SRF的特点。因此，该电感特别符合移动通信设备的小型化、轻量化趋势，适用于需要精度要求高及较高Q值的RF电路的耦合及共振。

目前主要的薄膜电感尺寸有01005、0201、0402、0603、0805、1206等尺寸。

电感器的应用与发展

据前瞻产业研究院数据表明，电感器的市场规模约43亿美元，年复合增速高于4.2%。电感广泛应用于电脑、手机、汽车电子、基站、显示设备、照明、家电、医疗设备、航空航天、各类电源等产品。其中用量最大的是电脑、手机等移动通讯设备，数量占比达50%以上。

电感器主要用于高频电子电路、电源电路和一般电路。

高频电子电路，如手机射频模块、无线LAN、各类通信模块等，主要用电感器有射频电感器、绕线电感器和叠层电感器等。

电源电路，如BMS、手机电源、电脑电源、TV电源、车载电源、服务器电源等，主要用绕线电感器、一体成型电感器和叠层电感器等。

随着云计算、AI手机的普及和5G技术的发展，通过互联网传输的数据量不断增加，数据中心的信息处理需求也在激增，以便通过使用大数据、物联网和其他数据来支持人工智能等技术的发展和数字化转型 (DX)。为顺应这种市场趋势，CPU、GPU和FPGA等半导体处理器在制造工艺技术方面取得重大发展，并且越来越倾向于微型化，从而使得单位面积上集成的栅极数量不断增加，工作频率不断提高，信息处理能力显著增强。汽车方面，随着汽车自动驾驶技术的发展，如车载摄像头通过加热除雾技术的实现和获取高分辨率图像、高传输速率；以及车载电子单元对于声音、人机交互、图像传输等大量数据的处理。对于电感器的要求也会越来越高，所以电感器未来将向微型化、高频化、高精度、大电流化、大功率、高工作温度、集成化等方向发展。