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摘要：通过使用绝缘薄膜可以以极小的尺寸实现低功率损耗的电感器。层叠并利用了两种类型的绝缘体，分别被称为“拓扑绝缘体”和“磁性绝缘体”。在保持与传统电感器相同的功率效率的同时，大幅减小其尺寸至1/10000。

关键词：绝缘体电感器、绝缘薄膜、拓扑绝缘体、磁性绝缘体、小型化

日本原子能研究开发机构设计并从理论上验证了一种有关电感器的新原理，即通过使用绝缘薄膜，可以在保持与传统电感器相同的功率效率的同时，大幅减小其尺寸。

电感器是一种在计算机和手机等高速处理电信号的电子电路中必不可少的元件。当电流急剧变化时，电感器会产生电压（感应电动势）以阻碍变化，基于这一特性（电感），其被用于过滤和放大流经交流电路的高频信号，并控制电压。

传统上在商业上广泛使用的电感器均采用由多匝导线绕制而成的线圈。然而，由于此类电感器即使再小也需占据约0.1-1mm的尺寸，因此成为限制电子电路小型化的因素。

本研究中，日本原子能研究开发机构提出了一种新理论，即通过使用绝缘薄膜可以以极小的尺寸实现低功率损耗的电感器。这种新型电感器层叠并利用了两种类型的绝缘体，分别被称为“拓扑绝缘体”和“磁性绝缘体”。

由于电流不会流经拓扑绝缘体的内部，仅流经其表面，因此不会因额外电流造成功率损耗。然而，在其表面上，电能与磁能之间的相互转换作用强烈，通过交流电流可以使磁性绝缘体的电磁产生振荡，而电磁振荡又会产生交流电压。因此，研究发现，当通过交流电流时，可以实现相当于电感的功能，即（通过电磁振荡）产生相反方向的交流电压。

根据所建立的理论的估算表明，使用约10nm、也就是大约为传统型1/10,000的更薄绝缘体电感器，可以实现与传统型(线圈)相同的电感。此外据称，对于电感器工作时的功率效率，绝缘体电感器可以实现与传统型电感器的最高值相当的功率效率。

这一成果是同时实现电子电路小型化和节能的基础技术的立足点。在设计高频电子电路中的电感器时，研究中展示的基本原理提供了一个简单而有用的策略。

对于曾经在高速和大容量信号处理电路中占据了较大尺寸的电感器，通过大幅减小其尺寸和节能化，成为人们身边各种电子设备配备先进信息处理功能的关键。研究小组表示，这一技术将有望为IoT社会的发展做出巨大贡献。

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日本原子能研究开发机构：将电感器尺寸缩小一万倍