Главная  Промышленность 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 [ 38 ] 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61

ТАБЛИЦА 15.6. Свойства некоторых ферритов, применяемых при работе в слабых полях яа яязкях я высоких радиочастотах

Группа

Феррит

Ом-м

/кр> МГц, при tg8 = 0,l

4000НМ 1000НМ

4000 1000

5 101

0,1 1,0

ЮООНМЗ

1000

1000НН 400НН

1000 400

105 10"

0,4 2,0

ЗООНН 60НН

300 60

10« 108

юовч

30ВЧ2

100 30

Wo 10"

35 200

Ферриты для устройств, применяемых на радиочастотах. К ним относятся Mn-Zn и Ni-Zn ферриты (табл. 15.6).

На первом месте в марке стоит число, соответствующее (относительная проницаемость). На втором - буквы, определяющие частотный диапазон: Н - низкочастотные, ВЧ - высокочастотные. На третьем-буква, обозначающая легирующий элемент: Н-никель-ццнковый, М-марганцево-цинковый феррит. Для высокочастотных ферритов легирующий элемент не указывается, например, 30ВЧ2-ц = 30, высокочастотный, разновидность вторая.

Ферриты Mn-Zn обладают высокой магнитной проницаемостью, но имеют относительно небольшое удельное электрическое сопротивление (10 до 10 Омм), что ограничивает их использование при высоких частотах ( < 3 МГц). Их подразделяют на две группы: ферриты первой группы 4000НМ, 1000НМ не содержат специальных добавок и используются в диапазоне частот до 1 МГц, когда не предъявляются повышенные требования к температурной стабильности начальной магнитной проницаемости; ферриты второй группы ЮООНМЗ содержат присадки ок-

сидов кобальта и других металлов, вводимых для улучшения температурной стабильности начальной магнитной проницаемости, и предназначены для использования в слабых и средних полях на частотах до 3 МГц.

Ферриты Ni-Zn отличаются высоким удельным электрическим сопротивлением (до 10" Ом-м), малыми потерями; поэтому их используют при более высоких частотах (< 200 МГц) и подразделяют на три группы.

Ферриты первой группы 1000НН, 400НН не содержат специальньп присадок и применяются для работы в слабых и средних полях на частотах до 2 МГц. Ферриты второй группы содержат 50% ГсгОз, значительные количества (1-8%) других оксидов. Такие ферриты (ЗООНН, бОНН) применяются для работы на частотах до 55 МГц. Ферриты третьей группы содержат избыток РсгОз (54-59%), а также присадки кобальта и других оксидов (до 1%), вводимых для улучшения свойств. Эти ферриты имеют меньшие потери на вихревые токи и предназначены для использования в слабых полях на частотах до 200 МГц (ЮОВЧ, 30ВЧ2); из-за высокой температуры точки Кюри они обладают малым температурным коэффициентом магнитной проницаемости в широком интервале температур.

Ферриты для устройств, применяемых на высоких частотах (<800 МГц).

Ферриты имеют сложный состав, их изготовляют из четырех и более оксидов. Разнообразие сочетаний исходных компонентов предоставляет неограниченные возможности для создания материалов с различными магнитными свойствами. В их числе феррит одновалентного лития Li20-5Fe203 со структурой шпинель и ферриты, в которых часть ионов бария заменена кобальтом, со структурой ГПУ (ВаСо)ОРе20з.

Дополнительно вводя в состав ферритов те или иные катионы, можно полу-



чить материалы с различной индукцией насыщения и разной температурой точки Кюри. Такие сложнолегированные ферриты характеризуются высоким удельным электрическим сопротивлением (до 10 Омм), стабильностью магнитной проницаемости, низкими потерями и сохраняют эти параметры постоянными до 800 МГц.

Ферриты для устройств, применяемых на сверхвысоких частотах СВЧ (> 800 МГц). Возможность применения ферритов при таких частотах определяет резонансное поглощение, возникающее в тех случаях, когда на феррит, перемагничиваемый высокочастотным полем, наложено перпендикулярное постоянное магнитное поле Нд. Это поле вызывает прецессию орбитального момента электрона, частота которой со изменяется пропорционально Н. При определенной Hq значение со,, совпадает с частотой высокочастотного поля, и наступает ферромагнитный резонанс, проявляющийся в уменьшении и росте 2 в некотором интервале поля АНр (рис. 15.14), что увеличивает tg5.

Ширина интервала АНд-юсновная характеристика СВЧ ферритов. Ее значение будет тем меньше, чем больше плотность и меньше кристаллографическая

ТАБЛИЦА 15.7. Свойства СВЧ

ферритов для


Феррит

Но М„ Тл

е, С

ДЯ (кА/м) при частоте, МГц

9200

3000

1СЧ1

0,20

ЗСЧ4

0,18

15,9

6СЧ1

0,13

10,3

30СЧ1

0,13

12,7

80СЧ

0,03

4,8-3,2

Рве. 15.14. Изменение р\ и р2 феррита-граната в условиях магнитного резонанса

анизотропия материала. Такие свойства можно получить, вводя в состав ферритов ОКС1ШЫ с константой анизотропии противоположного знака. Кроме того, для увеличения плотности их изготавливают не спеканием, а сплавлением порошков в монокристалл, у которого узкая резонансная кривая (малое AHp) получается, если постоянное магнитное поле приложено в направлении трудного намагничивания.

Свойства ферритов для СВЧ приведены в табл. 15.7.

В марке ферритов для СВЧ на первом месте ставится цифра, указывающая значение длины волны в сантиметрах, при которой используется данный феррит. Например, ЗСЧ4 - феррит для работы в полях с длиной волны 3 см, разновидность 4.

Ферриты для СВЧ выбирают с учетом типа устройств, частотного диапазона, уровня мощности и климатических условий.

Ферриты со структурой шпинель изготовляют спеканием оксидов никеля и магния. Их состав соответствует формуле МеО FcjOj. Значение АНд для таких ферритов (последние три марки в табл. 15.7) оценивают при частотах 3000 МГц. Ферриты, используемые при более высоких частотах, дополнительно легируют трехвалентными металлами хромом или алюминием. Они описываются формулами MgO • (FeCr)2 Oj, MgO(FeAl)2 03 или NiO (FeCr)2 О,, и значение АН для них оценивают при частотах 9200 МГц.



Ферриты-гранаты имеют кристаллическую решетку минерала граната, их формула ЗМе20з 5Ре20з. В качестве легирующего элемента в них используют редкоземельные металлы (РЗМ). Применение находят поли- и монокристаллы.

Поликристаллические ферриты-гранаты изготовляют спеканием оксидов редкоземельных металлов: иттрия, гадолиния и др. Их применяют при длинах волн более 30 см. Для миллиметровых волн (8 мм) применяют монокристаллические ферриты, которые получают методом сплавления порошков оксидов и последующей кристаллизации их на затравке монокристаллов (см. гл. 2). Этот же метод используют для изготовления рубиновых монокристаллов для квантовых генераторов (лазеров). Монокристалл иттриевого граната 08КГ при частоте 9200 МГц имеет АЯ(, = 0,6 кА/м, что значительно ниже значений, указанных в табл. 15.7 для поликристаллических ферритов.

Ортоферриты, так же как и ферриты-гранаты, изготовляют из оксвдов железа, легированных РЗМ. Состав их соответствует формуле R-FeOj, где R-иттрий, гадолиний, самарий и т. д. Они имеют орторомбическую кристаллическую решетку (аЬс; а = Р = у = = 90°), в которой ионы Fe расположены в узлах решетки, О" - на гранях, а - в центре. Монокристаллы орто-ферритов получают методом бестигельной зонной плавки (см. п. 17.2).

В монокристаллической пластинке толщиной менее 30 мкм из ортоферри-тов и ферритов-гранатов РЗМ обнаружена специфическая доменная структура-г/млмндрическме магнитные домены ЦМД.

В плоскости тонкой пластины, которая перпендикулярна намагничивающему полю и векторам легкого намагничивания, возникает лабиринтовая структура доменов (рис. 15.15). Темные и светлые домены намагничены антипа-раллельно. С ростом внешнего поля


»

• • • •.

Рис. 15.15. Изменение структуры феррита-граната при намагничивании: а - лабиринтная; б - гантельная; в - цилиндриче-

Н меняется доменная структура. При определенном значении этого поля Нр темные домены приобретают форму цилиндров (или пузырьков). Это свойство используют в запоминающих устройствах. В таких устройствах ферриты оценивают подвижностью доменов, которая повышает скорость обращения информации, и размером доменов, определяющим плотность информации на пластинах. Подвижность лучше у ор-тоферритов, а плотность больше у ферритов-гранатов.

Ферриты с прямоугольной петлей гистерезиса (ППГ). Такие ферриты используют в вычислительной технике (в марке буквы ВТ). Их маркируют по значению коэрцитивной силы: цифра в марке-Hj в А/м.

Наибольшее применение получили ферриты из оксидов Mg и Мп. Наилучшие характеристики наблюдаются у ферритов состава

MgO-3MnO-3Fe203, а также у полиферритов, содержащих кроме перечисленных трех оксидов оксиды цинка, кальция, лития (табл. 15.8).

При охлаждении феррита после спекания в результате магнитострикционных явлений при температуре точки Кюри векторы легкого намагничивания ориентируются параллельно во всем объеме феррита. Прямоугольная петля гистерезиса получается при совпадении направлений намагничивающего поля с направлением легкого намагничивания. В таком случае при размагничивании



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 [ 38 ] 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61