Справочник по электротехническим материалам. Под ред. Ю.В.Корицкого и др. Том 3 (3-е изд., 1988) (1152098), страница 46
Текст из файла (страница 46)
...1600 А/м и 300 С в течение 1,5 ч нинах питания и преобразователях постоянного напряжения иа частотах до единиц мегагерц, где важно иметь высокие значения индукции насыщения, общие низкие потери н температуру Кюри окопа 300 С, а часто и большой коэффициент прямоугольности петли гнстерезиса (а=0,93). 3. В магнитка-управляемых линиях задержки н генераторах, в которых применены магнитострикционные ленты. 4. В магниторезистивных головках с высокой плотностью записи.
5. В датчиках и переключателях темпера- ($ 7.5) Применение аморфных сплавов юг 10 001 Вгулг 10б 0,01 ' 011 02 0400 (07б Юб 40 Ю И0 10 4Ю 10 4.Ю 04 Рис. 7.11. Зависимость магнитной проницаемости от частоты магнитного аоля аморфного сплава 44НМР-А длн различных значений индукции (образец подвергнут термообра- ботке) Рис.
7.12. Удельные потери в зависимости от частоты магнитного поля в сплаве 44НМР-А (сплошные линии) и в кристаллическом сплаве 50Н-ВИ (штриховые линии) туры жидкостей, термометрах сопротивлений, напряжений и гидравлических термометрах. 5. Электродвигателях с высоким коэффициентом полезного действия и пониженной массой. 7. В точных резисторах. Ю Ю Ю'П( Рис. 7.!3. Зависимость удельных потерь от индукции магнитного поля в аморфном шиаве 94ЖСР-А [сплошные линии) и в стали Э44! толщиной 0,03 мм (штриховые линии] лля раз- личных частот ноля Ю' Ю' Ю' 74 Рис. 7.14. Зависимость начальной магнитной проницаемости .гермообработвнного сплава 94ЖСР-А от частоты 8, В композиционных материалах и парах трения, где необходимы высокие значения прочности и износостойкости и низкие значения кочффициента тренин. 9. В качестве конструкционных материалов с высокой прочностью (до 4500 МПа) и твердостью.
158 Оаликристпллические ферригы (равд. 8] РАЗДЕЛ 8 ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ ФЕРРИТЫ Ю. А(. Яковлев 8.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ Н = На+ Ье'"', (8.1) (8.2) Ферритами называют группу магнитных материалов, представляющих собой соединении оксидов металлов и железа. Первоначально к ферритам относили толью соединения тина МеГе О,, имеющие структуру шпипели (дблагородная» шпинель имеет химическую формулу МКА!»О<). Здесь Ме — двухвалентный металл (Мй, НЬ Мп, Сц, Ге и др.). Паоле сткрытия новой группы редкоземельных соединений типа граната (!966 г.] к ферритам стаг<и относить магнитные материалы Кзре»О<з — феррагранаты, где К вЂ” редкоземельный металл ила нттрнй.
В настоящее время к феррнтам относят также материалы Мере<»О<д со структурой магнетоплюмбита РЬГе<»Оы (Ме — Ва, Зг) и соединения КреО» со структурой перовскита Сау(О». Мазериаль< со структурой мзгнетоплюыбита относятся к гексагональнои сиигонии и называются гексаферритами. Соединения КРеОз, имеющие орторомбически искаженвую кристалличе<.кую структуру, называются ортоферритами. Для всех четырех груни материалов— феррошпинелей, феррогранатов, гексаферритов и ортоферрнтов характерны неметаллический характер проводимости, косвенное обменное взаимодействие через ионы кислорода, ферримагнитный тип упорядочения и подрешеточная магнитная структура.
Поэтому все они относится к классу ферримагнетиков.Магнитные свойства ферритов абьясняюзся на основе модели Несла и представления о магнитных подрешетках. По значению намагниченности насыщения ферриты занимают промежуточное положение среди магнитоупарядоченных веществ между ферромагнитными металлами и антиферромагнетиками. Ферриты, содержащие малое количество примесей, обладают высоким удельным электрическим сопротивлением. Малая проводимость феррнтов по сравнению, например, с проводимостью металлических ферромагнегиков, обусховлнвает большую глубину проникновения элекгромагнитного шгля в вещество даже при сверхвысоких частотах.
Благодари этому, а также благодаря разнообразным магнитным свойствам ферриты широко применяются в технике СВЧ. 82. ОСОБЕННОСТИ ПОВЕДЕНИЯ ФЕРРИТОВ В ДИАПАЗОНЕ СВЧ В диапазоне сверхвысоких частот длина электромагнитной волны обычно соизмеркма с размерами ферритовых приборов. В этих условиях ферритавый элемент, помешаемый в полую электродинамическую систему (валиовод, коаксиальную или полосковую линию передачи), может изменять структуру электромагнитного поля, скорость распространении полн, величину затухания.
Зги эффекты лежат в основе создания различных ферритовых приборов: взаимных (фазовращатели, фильтры), не- взаимных (нентнлн, циркуляторы), быстро управляемых (модуляторы, переключатели), нелинейных (ог(заничители) и др. В диапазоне СВЧ ферриты используют почти всегда при одновременном воздействии переменного и постоянного нолей СВЧ. где Нд, Ь напряженность постоянного и переменного магнитных полей соответственно; ы — частота переменного поля. Постоннное магнитное поле намагничивает феррит зо насыщения.
Под воздействием магнитного пази Ь~ Нд намагниченность <п и магнитная индукции Ь изменяются: Ь вЂ” — Ь+4зип=-пЬ. Магнитная проницаемость (и) феррита при воздействии постоянного и переменного магнитных палей яаляетсв тензорной величиной. Зто означает, что вектор Ь не совпадает по направлению с вектором Ь.
Составляющие вектора Ь связаны линейной зависимостью с составлиюшими вектора Ь: Ь.=р.,д.+р„„й,+р„,дк Ь„= — Рык.+Р„„Ь,+Рмйв (ВЗ) Ь, = р.,д.+ рзкй„+ И„Ь„. Если постоянное магнитное псле направлено вдоль оси х и перпендикулярно плоскости, в которой лежит переменное магнитное псле, то теизор магнитной проницаемости имеет вид р (р~ 01 (Д)= — <ТЫ И О .
(8 4) о о Особенности поведения ферритоа а диапазоне СВг) 157 4пМ, ыуНо и. (у Но) м (8.7] определяется я+в. О (р)= О О О О( О , (8.8) О Ь4=2М Ь =О. Составляющие тензора (В) в линейном приближении не зависят от Ь, но существенно зависят от иаприженности постоянного полн и частоты.
Диагональные компоненты тензора определяются формулами: 4пМ. ТНо В=(+ Н ( р.)з. мт' Ро=(. (8.5) Нели атональные компоненты где у — гиромагнитное отношение; индекс «а» введен для обозначения антисимметрнчной компоненты и подчеркивает антисимметричный характер тензора проницаемости. Тензор (8.4) можно рассматривать как сумму диагонального н антисимметричного тензоров. Если вместо переменных составляющих Ь и Ь ввести их линейные комбинации в* = в,-!-)Ь„; Ь = Ь,-ь)Ь, то магнитная проницаемость диагональным тензором и соотношения (8.3), связывающие перемен- ные составляющие индукции и магнитного по- ля, существенно упрощаются Ь =(р~в У (8.9) Отсюда для поперечного магнитного поля с круговой поляризацией и правым вращением (Л„=л; Ьо — — — )бя Ь =О) переменные (8.7) имеют вид В этом случае переменнаи нндукция имеет также круговую поляризацию с правым вра- щением Ь+=(я+щ)2М Ь =О; Ь,=О, (КРО) а магнитная проницаемость является скалярной величиной и равна и. б й+п.=(+ 4яМ.
уио (8.11) Но уни — м Дли поперечного поля с круговой поляризацией и левым вращением проницаемость равна — — (832) 4пМо уН Но уНо+ м Компоненты тензора магнитной проницаемости (8.5) и (8.6) зависят от частоты н напряженности внешнего магнитного поля по резонансному закону. Условие резонанса соответствует совпадению частоты внешнего возбуждающего переменного магнитного полн с часп1той ыо собственной прецессии намагниченности и индукции м=мо=уНо.
(8.13] При выполнении резонансного условия наблюдается явление магнитного резонанса. Приведенная формула резонансной частоты (8.13) справедлива для случая неограниченной магнитной среды, когда размагничивающие ноля на границе тела, обусловленные дноольным взаимодействием, не существенны. Для ограниченного тела, имеющего форму эллипсоидв, размеры которого малы по сравнению с длиной электромагнитной волны в веществе, формула резонансной частоты имеет вид ., = 7((Но+(И.
— И.)М,) (Но+ +(И,— И,)М,))ыо, (8.14) где И, Ио и И, — диагональные компоненты тензора размагничивания, соответствующие случаю, когда оси координатл,у, з направлены по главным осям эллипсоида. Для частного случая, а именно сферы (И,=И„= И,=4я/3) формула (8.14) имеет вид мо=уно, что соответствует рассмотренному случаю неограниченной магнитной среды (8.13) . Предельными случаями эллиясоида явлиются тонкая неограниченная пластина н тонкий неограниченнь1й цилиндр.
Для тонной пластины, намагниченной вдоль ее плоскости (И„=И,=О; Ло=4го) ш о —— .7(нг(но+ 4пМ,))ыо= у(ноВо) В=у(ЙоВо. (8.!5) Для пластины, намагниченной нормально к ее плоскости (И =Их=О; И =4п), ы х =у(Но — 4яМо). (8!6) Для тонкого цилиндра, намагниченного вдоль продольной оси (И =И„=2я; И,=О), оооо = у(но+ 2пМо). (8.17) Для цилиндра, намагниченного перпендикулярно продольной оси (И =2п; Но= †; И,=2п), м х =у(нг)но — 2яМо))'го.
(8 18) Нолихриггаллические ферриты [разя. 8) По приведенным формулам с достаточной степенью точности можно рассчитать резонансные частоты пластины и цилиндра. Таким образом, основными особенностями ферритов в диапазоне СВЧ являются тензорный характер магнитной проницаемости и магнитный резонанс. 8.3. КЛАССИФИКАЦИЯ ФЕРРИТОВ СВЧ, ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ, РЯДЫ В СВЧ технике применяются три группы материалов: феррошпинелн, феррогранаты и шксаферрнты.
Феррошпинели, как правило, применяются в приборах сантиметрового диапазона и длинноволновой части миллимегроаогоднапазонов, гексаферриты — вмиллнметроаом диапазоне, а феррогранаты — в дециметровом диапазоне н длвнноволновой части СВЧ диапазона. Каждая группа состоит нз параметрических рядов материалов, разработанных на основе одной системы твердых растворон ферритов. Группа феррошпинелей содержит три ряда ферритов — никелевый, магниевый и литиевый. Ферриты никелевого ряда обладают высокой термостабнльностью и повышенной пороговой мощностью. Они предназначены для СВЧ приборов широкого применения.
Ферриты магниевого ряда отличаются малыми потерями, но термостабильность их ниже по сравнению с никелевыми ферритами. Ферриты литиевого ряда обладают прямоугольной петлей гистерезиса и преднаэначены, главным образом, для фазоврашателей СВЧ диапазона. Группа феррогрзнатов объедааняег четыре рядо ферритов: иттрий — алюминиевый, иттрий — гадолиниевый, иттрий — гадолиний— индиевый и иттрий — кальций — германиевый. Фсрриты нттрнй — алюминиевого ряда обладают малыми потерями и использухтгся в СВЧ приборах широкого применения.
Для иттрий— гадолиниеных ферритов характерна прямоугольная петля гнсгерезнса и повышенная термосгабильность, поэтому они предназначены в основном для фазоврашателей с памятью. Ряд иттрнй — гадолиний — индиевый отличается термостабильностью в сочетании с повышенным пороговым уровнем рабочей мощности.
Ряд иттрий — кальций -- германиевый обладает сверхузкнми кривыми ферромагнитного резонанса (ФМР) и специально разработан для СВЧ приборов с малымн пстерямн. Группа гексаферрнтов состоит из ряда барий — алюминиевых ферритов. Для этих ферритов характерны большие полн апизотропни, и поэтому онн предназначены лля малогабаритных вентилей миллиметрового диапазона. Приведенные группы поликрнсталлическнх ферритов дают возможность разрабатывать СВЧ приборы во всем диапазоне частот, интервале температур н моацааосаей различного функционального назначения. Марки СВЧ феррнтов, основные параметры и методы измерений регламентируются ОСТ 1! 707.004 — 76 «Ферриты сиерхвьасокочастотааьае.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
