Справочник по электротехническим материалам. Под ред. Ю.В.Корицкого и др. Том 3 (3-е изд., 1988) (1152098), страница 47
Текст из файла (страница 47)
Марки, основные параметры и методы измеренийж Основные параметры. Согласно рекомендациям Международной электротехнической комиссии для характеристик СВс! ферритов используются следующие основные параметры: намагниченность насыщения Мп ширина кривой ферромагнитного резонанса АН! действительная составляющая диэлектрической проницаемости з', тангенс угла диэлектрических потерь 18 б„кажушаясн паша!ость а(.. Основными параметрами ферритов с гексагональпой структурой, кроме того, являются напряженность эффективного поля анизотроннв Н.,ч и диапазон частот, и котором измериется ширина кривой ферромагнитного резонанса и эффективное поле анизотропии.
Для характериспаки СВЧ ферритов могут быть исоользованы дополнительные параметры: точка Кюри бк; коэрцитивпая сила Н„остаточная индукции Вл удельное сопротивление р. Поликристаллические СВЧ ферриты по функциональному назначению делятся на ферриты для приборов резонансного типа (резонансные вентили, перестраиваемые фильтры); ферриты лля приборов нерезонансного типа (до- и зарезонансные циркуляторы, приборы с подмагничиванием, основанные на эффекте Фарадея, приборы на поверхностных волнах); ферриты для приборов управляемого типа (быстродействующие фазовращатели, перекзючатели, циркуляторы); ферриты для приборов, использующих нелинейные явления (ограничители мощности на насыщении основ. ного резонанса и на дополнительном поглощении); ферриты как поглошающие материалы, Рассмотрим более подробно основные группы ферритоз СВЧ.
Феррошпииели. Общая кристаллохимическая формула простых соединений со структурой шпинели А)Ве)Хи где А:  — ионы металлов (катионы): Х— авион; в квадратную скобку заключены копыл николин!неся а октаэдрических позициях. В феррошпипелях, как правило, имеются две магнитные подрешетки А и В. Обменное взаимодействие между А и В подрешеткамн носит антиферромагнитный характер„поэтому результирующий магнитный момент ферро- 159 Классификация ферригов СНЧ, оснавяыэ параметры, ряды (4 8.3) Таблица 8.1.
Никелевые СВЧ ферриты и их основные параметры Тангенс угла диз- лектрических потерь !85, ш' Ширина кривой ФМР тз Н, кА/м Намагниченность насыщения М.. кА/м Диэлектрическая проницаемость з' Кажущаяся плотность Л„ г/ Состав Марна 10СЧ12 2СЧ (в) 4СЧ10(а) 1СЧ2Б 1СЧ2 (а) 2СЧ7 ЗСЧ8(э) 1СЧ4 СЧ! Х1 Сг 55 53 йй Хп Н! Сн йй Хп Са )4! Хп Кй Хп )ч! хп 87,5 ! 75,0 175,0 222,8 231,0 280,0 358,0 378,0 382,0 18,0 55,7 (20,8 19,1 22,3 24,0 36,0 13,5 10 12,7 13,5 12,5 13,2 12,0 13,2 2,5 1,2 0.5 0,6 2,5 0,8 4,50 5,15 5,20 4,95 5,!7 4,85 5,15 5,00 П р и м е ч а н н я: !. Здесь и далее звездочкой отмечены марки феррнтов, не рекомендованные к применению. 2.
Значения намагниченности насыщения приведены умноженными на 4я. ! М.! =(Мл! — ) Мл!. шпинели равен разности парциальных магнит- ных моментов подрешегок Намагниченности каждой подрешеткн Мл и Ма монотонно уменьшаются с повышением температуры в соответствии с формулой Брнллюэна. Результирующая температурная кривая намагниченности, представляюшан собой разность кривых вамагниченности отдельных подрешегок,может иметь различную форму в зависимости от соотношения обменных параметров и магнитных моментов каждой подрешетки. Возможен такой случай, когда намагниченности подрсшеток при опрецеленгюй температуре окажутся равными и скомпенснруют одна другую; в этом случае результирующая намагниченность феррита окажется равной нулю (точка камне!шанин).
Температура, при которой обращается в нуль суммарный момент (компенсация), называется температурой или точкой компенсации. Используя метод замещений катионов в структуре феррнта, можно создать материалы с необходимыми для техники свойствами. Параметрические ряды. Ферритовые СВЧ материалы разрабатываются по принципу создания параметрических рядов.
Этим достнгаетсн сокращение номенклатуры марок при создании СВЧ приборов рааличного функциоаального назначения, работающих в различных диапазонах частот. Параметрический ряд строится по принципу его функционального назначения при выполнении следующих условий: выбор единого закона построении ряда, определение номенклатуры контролируемых параметров ферритов, преимущественное сохранение химического схтава ферритов ряда и единой технологии их изгсгговления, методов контроля и правил приемки готовой продукции.
Основной параметр рида прн его пастроении — намагниченность насыщения, так как именно она и напряженность поля анизотропии определнют частотный диапазон использования материала. Рассмотрим более подробно оснонные ряды ферритав СВЧ. Ряд никелевых ферритов включает в себя девять марок и обеспечивает интервал намагниченности 87,5.. 382 нА/м (!!00...4800 Гс) (табл. 8.1). Температурный коэффициент изменения намагниченности ферритов этога ряда не превышает О,! ...0,25 ай/К; тангенс угле диэлектрических потерь (6. !О '. Материалы этого ряда используются в приборах сантиметрового диапазона. В настоящее время на основе никелевых ферритов создается группа матерналов с повышенным порогом возбуждения спииовых волн 1,59...2,38 кА/м (20...30 Э) для приборов высокой мощности.
К недостаткам никелевых ферритов относятся сравнительно большие нерезонансные магнитные потери ЬНиг=3,98.,7,96 кА/м (50...!ОО Э), невысокий коэффициент прямоугольности и чувстви. тельнасть свойств н упругим напряжениям. Ряд магниевых феррнтов обладает меньшей номинальной намагниченностью 41,4... Поликристаллические ферригы [раза. 8[ Таблица 8.2. Магниевые СВЧ ферриты и их параметры Ширине кривой ФМР ап, кА/н Диэлектрическая проннкаемость е' Тангенс угла диэлектри- ческих потерь гай..!а' Намагничен- ность насыще- нна М., кА/и Кажушансн плотность ан г/сн Марка Состав 41,6 52,0 56,0 4,0 2,5 5,0 2.0 4,0 5,8 9,5 8,5 8,2 10,0 З,ОО 3,72 3,70 3,30 2,35 3,86 2,65 4,30 60„0 62,4 66,5 10,2 70,0 2,0 1,6 82,0 10,5 10,0 2,55 4,10 2,80 3,05 4,20 4,13 3,90 4,20 3,60 4„05 4,54 87,5 1,5 89,5 95,5 П5.0 127,0 8,5 !2,0 12,5 10,5 12,3 8,2 ! 1,3 13,0 2,5 4,0 2,5 80,0 1О,З 45,4 39,8 26,4 55,7 50,0 25.6 ! 35,0 4,0 8,0 151,0 167,0 П р и м е ч а н и е. Значения намагниченности насыщения приведены умноженными на 4и.
...167 кА/и (520...2!00 Гс). Ферриты намагниченностью более П9,4 кА/м (!500 Гс) созланы на основе Ма — Мп и Ма — 58 снстеи, а меньшей намагниченностью — на основе Ма — А! и Ма — Сг систем (табл. 8.2). Приведенные системы имеют тангенс угла диэлектрических потерь 18 б, 2,5-10 '...2 10 ', лоста- Таблица 8.8. Литиевые СВЧ ферриты и их основные параметры Днэлектрнческан вро- нннаемость Тангенс угла днэлектрн- ескнк потерь гаф. !а' Намагниченность насыщенна М., кА/и Кажушанся плотность Л„ г/см' Ширина кривой ФМР сгВ, нА/и Состав Мерка 3,83 4,24 420 4,33 4,67 4,67 4,78 ПТ)Сг П Т! Зп Мп 11 Т! Еп П 71 Лп Мп П Т! Хп Мп ПзпМп Вг и зп Мп В! ! (4!ХпмпВ 36,7 30,2 27,2 33,4 23,9 31,9 25,5 19,9 12,7 16,2 16,0 16,2 16,0 16,0 14,7 14,4 8СЧ7 4СЧ14 ЗСЧ18 ЗСЧ19 ЗСЧ26 1СЧ! 3 !СЧ!2 1СЧП 67,5 119,4 149,6 !592 167,2 3! 8,5 358,3 378,2 П р н меча кис.
Значения намагниченности насыщения приведены умноженными на 4л. !ОСЧ!(е) 1ОСЧЗ З)СЧ (э) !ОСЧ(э) 4СЧ(е) !ОСЧ15 4СЧ1 (е) 4СЧ2 (е) 40СЧ (*) 8СЧ5 (е) ЗСЧЗБ 4СЧЗ(э) ЗОСЧ2(*) ЗСЧ2 (э) 4СЧ5(э) ОСЧ! ЗСЧ17 4СЧ4(*) ЗСЧ7(э) зсч! (*) 2СЧ! (э) ЗСЧ15 Ма Сг Ма Сг Ма Сг Ма А! Ма Мп А! Ма Сг Ма Мп А1 Ма Мп Сг Ма Сг Ма А! Ма А! Ма Мп Ма Мп А! Ма Мп ма Ма Мп А! Ма Мп Ма Мп Ма Ма Мп Ма Мп Ма Мп 23,2 14,7 24,0 28,0 72,0 16,7 68,0 76,0 7,2 23,9 28,7 63,7 12,7 точно высокий коэффнииект прямоугольности петли гистерезиса и малую чувствительность его к упругим напряжениям (табл.
8.2). Вместе с тем лиамагннтные замещения приводят к уменьшению температуры Кюри н уменьшению термостабнльности ферритов этого ряда. Благодаря меньшему значению (4 8.3) Классификация ферратон СВЧ, основные параметры. ряды 161 Таблица 8.4. Иттрий — алюминиевые СВЧ феррогранаты и их параметры Диэлектрическая проницаемость е' прн !=!О ГГц Тангенс угла хнэлектрнКвжушвясн влотность Л„, ческнх потерь !О4 Намагниченность насыщения М., нд/и Ширине кривой ФМР жн, кд/и Марка Саста в 90СЧ-Б 80СЧ-Б 70СЧ 60СЧ-Б 50СЧ-3 40СЧ-5Б 40СЧ-2Б ЗОСЧ-9Б ЗОСЧ-ЗБ 20СЧ-6 ! ОСЧ-ОБ У А! У А! У А! У А! А! Са Ч Зп Зп У А! У А) У А) У А1 У А! у 16,7 25,5 31,8 38,2 47,0 51,3 62,1 82,0 97,! ! 11,5 141,7 2,0 13,7 13,8 13,9 4.93 4,94 4,98 5,0! 4,76 5,03 2,4 4,0 5,6 4,0 14,0 14,2 3,2 14,5 14,6 14,8 !5,! 5,09 5,10 5,!2 4,0 2,4 Примечание. Значения приведены умноженными на 4я. намагниченности насыщения намагниченности на основе ферритов этого ряда можно разрабатывать СВЧ приборы широкого применения, работающие в более длинноволновой части диапазона СВЧ.
Промышленные марки ферритов (2! марка) более поздних разработок обладают сравнительно малыми магнитными и диэлектрическими потерями (ЬН(27,9 кА/м (350 Э), !86,<(3...8)Х Х10 '). Ферриты этого ряда не отличаются дорогим сырьем и дешевы в производстве, поэтому ани используются в СВЧ приборах, выпускающихся крупными сериями. Ряд литиевых феррнтов характеризуется намагниченностью 67,5...378,2 кА/м (845... ...4750 Гс). Основные параметры ряда представлены в табл.
8.3. Ферриты этого ряда отличаются прямоугольной петлей гистерезиса (коэффициент прямоугольности и)0,9), малым значением козрцитивнойсилы Н,(159 А/и (2 Э) исравнительно малыми диэлектрическими потерями (1йб, (6 !От). К достоинствам этих ферритов также относится высокан термостабильность (ТКМ,(0,2 35/К) и малые нерезонансные потери (в два-три раза меньше потерь в никелевых ферритах). Благодаря прямоугольности петли гистерезиса на основе ферритов литиевого ряда создаются быстродействующие переключающие приборы низкого уровня мощности с памятью, фазовращатели и другие приборы, способные „запомнить" магнитное состояние.
Феррогранаты. В соответствии с современными представлениями о магнитной структуре ферримагнитных соединений в феррогранатах в общем случае могут быть три магнит- ные подрешетки: тетраэдрическая (б), октаэдрическая (а) и додекаэдрическая (с). Косвенный обмен приводит к антипараллельной ориентации а и б подрешеток.Магнитный момент с-подрешетки устанавливается, как правило, антипараллельно магнитному моменту разностной или результирующей подрешегки (и — с().
В результате компенсации намагниченностей подрешеток суммарный магнитный момент единицы объема феррогранатов может приниматьзначения0...95,5 кА/и (0...2000 Гс). Замещением тетраэдрических ионов железа на лиамагинтные ионы алюминия получены материалы с различной намагниченностью насыщения. В табл. 8.4 приведены марки ферритов иттрий — алюминиевого ряда и их параметры. Используя метод компенсации намагниченностей трех подрешегок, можно получить материалы с высокой термостабильиостью магнитных свойств в заданном интервале температур.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
