Справочник по электротехническим материалам. Под ред. Ю.В.Корицкого и др. Том 3 (3-е изд., 1988) (1152098), страница 49
Текст из файла (страница 49)
Поэтому в настоящее время разграничивают технические условия на ферритовые заготовки и на изделия из этих заготовок, изготовленные методом механической обработки. Электромагнитные параметры контролируются в первом случае па контрольным образцам, изготовленным из заготовки или нз образцов-спутнинов, во втором случае— на изделиях. Международная электротехническая но- миссия (МЭК) рекомендует в технические условия на ферритовые материалы вводить заготовки правильной геометрической формы: пластины, диски, стержни — при этом линейные размеры заготовок должны соответствовать 'закону предпочтительных чисел (ГОСТ 6663"-74). Допуски на линейные размеры заготовок даются с учетом возможных искривлений заготовок при обжиге. МЭК также рекомендует контролировать заготовки прн приемо-сдаточных испытаниях по внешнему виду, геометрическим размерам, кажущейся плотности и электромагнитным параметрам: намагниченности насыщения, ширине кривой ферромагнитного резонанса, эффективному д-фактору, диэлектрической проницаемости и коэффициенту диэлектрических потерь.
Контрольными образцами обычно служат два образца в форме сферы для измерения М„ЬН и и,ь и один образец в форме стержня (длиной 16...20 мм, диаметром 1,б мм или площадью ! У(1 млг') для измерения диэлектрических свойств ферритов. В СВЧ приборах ферритовые материалы применяются в виде образцов определенной формы, расположенных в полой электродинамическай системе: волноводе (круглом или прямоугольном), резонаторе, полосковой или коаксиальнай линии, интегральной схеме. Наиболее часто встречающиеся формы образцов: прнмоугольная пластина, стержень круглого сечения, диск, прямоугольная рамка.
Для лучшего согласования (уменьшения коэффициента отражения) концы пластин или стержней делают скошенными, закругленными, ступенчатыми. Размеры и форма образцов зависят от типа прибора, рабочей частоты, положения образца в электродинамической системе а также от требований к электромагнитным параметрам прибора в целом (уровень мощности, прямые и обратные потери, полоса частот, стабильность параметров при изменении температуры). В трех- и четырехплечих циркуляторах ферритовые образцы имеют форму диска или равностороннего треугольника.
В приборах типа фазовращателей иа круглом волноводе используются образцы в виде стержней, скошенных на конус с обеих сторон. В вентилях иа прямоугольном волноводе используются прямоугольные пластины. Типичные размеры ферритовых пластин, применяемых в приборах, следующие: 0,5у(1 у( !О мм'— для миллиметрового, 1)С 5)450 мм' — для сантиметрового, бус50)45()0 мм' — для дециметрового диапазона длин волн.
Диаметры дисков, применяемых в циркуляторах, равны 1...200 мм. В заключение отметим перспективные на- правления дальнейших работ. В насгоягцее ]$ 9.1] Общие сведения РАЗДЕЛ 9 МОИОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ ФЕРРИТОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ Ю. М. Яковлев 9.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ И СТРОЕНИЕ КРИСТАЛЛОВ время проводятся поисковые и научно-исследовательские работы по созданию ферритовых СВЧ материалов с малыми магнитными н диэлектрическими потерями. На основе иттрий — кальциевых феррогранатов создаются поликрнсталлические материалы со сверхмалыми потерями Ь//=160...800 А/и (2,.10 Э), па ширине кривой ФМР приближающиеся к монакрисгаллам. Важное направление работ — дальнейшее повышение термостабильности и уровня рабочей мощности феррошпинелей никелевой и литиевой систем. Увеличение пороговой В современной радиоэлектронике широко применяются монокристаллические фсрритавые материалы, обладающие чрезвычайно высокими техническими параметрами и интересными физическими свойствами.
Всего десять лет назад монокристаллы ферритов служили в основном лишь объектами физических исследований. В настоящее время благодаря малой ширине кривой магнитного резонанса, оптической прозрачности, высокой упругой добротности и большой механической износостойкости на основе монокристаллов феррита созданы твердотельные приборы сверхвысоких частот, оптоэлектроники и магнитной записи с не достижимыми ранее техническими параметрами, а в некоторых случаях н примципиально новые. Монокристаллы ферритов относятся к классу твердых и хрупких веществ.
Микротвердость одноосных и кубических кристаллов аннзатропна. Аннзотропия кристаллов, отлича. ющихси структурой и химическим составам, различна. Например, для монокристалла феррограната У»Ге»СЦ» нв грани (110) микротвсрдосгь максимальна в направлении (100) 13 141 МПа (1340 кгс/мм') и минимальна в направлении (111) 11 866 МПа (1210 кгс/мм'). Средняя микротвердость кристаллов У»Гс»0~» равна 12 062 МПа (1230 кгс/мм').
Отсюда класс твердости фсрраграната по 15-бальной шкале равен ?,5. Средняя микротвердость для монокристаллав некоторых ферритов приведена в табл. 9.1. Прочность фсррограиата устойчивости достигается как при изменении зернового состава феррита,так и при введении в состав редкоземельных ионов для повышения порога возбуждения спнновых волн.
Ведутся рабаты по созданию СВЧ материалов на основе гексаферритов для коротковолновой части миллимстровога диапазона. Эти материалы должны обладать малыми нерезонанснымн магнитными потерями в сочетании с высоким значснием намагниченности насыщения и малыми диэлектрическими потерями в субмиллиметровом диапазоне длин воли. У»Ге»0>» на сжатие примерно равна 27450 МПа (2800 кгс/мм ). Микротвердость феррашпинелей ниже. Например, микротвердость кристаллов Гй н Гб — Мй — - феррошпкнелей, выращенных из раствора в расплаае, составляет 9300... ...1О 800 МПа (950...1100 кгс/мм ) . Марганцово-цинковые ферриты, особенно выращенные по методу Бриджмеиа, имеют еще меньшую микротвердость 6370...6960 МПа (650... ...710 кгс/мм»).
По электрическим свойствам монокристаллы ферритов относятся к группе веществ с малой проводимостью. Удельное электрическое сопротивление при комнатной температуре для фсрритов са структурой типа граната обычно составляет 10'»...10м Ом-см, для феррашпинслей — 10'...10' Ом.см. Ширина запрещенной зоны в ферритах обычно балыке 4,8.10 " Дж, т. е.
больше, чем в полупроводниках, Нз-за нестехиомегрического состава и вакансий проводимость одного и того же феррита (особенно феррошпинелей) может изменяться в широких пределах. Если в кристалле имеются ионы с переменной валентностью Ге»т — Ге»+, Мп»+ — Мп»ч, то перенос заряда осуществлястсв также путем чперескока» носителя. Электрические свойства некоторых манокристаллов ферритов приведены в табл.
9 2. Манокрисгаллы ферритов относятся к группе магннтоупарядаченных веществ. Для них характерен ферримагиитный тип магнитного упорядочении; косвенное обменное взаи. модействие через ионы кисхарода приводит к разделению их магнитной системы на подре- [равд. 9) Монокристаллические фсрринолые латериальз Таблица Гс!. Параметры различных монокрнсталлов феррнтав Микротвердость Хрупкость па минералоги- ческая шкале Феррит кгс/мм~ Хрупкий Хрупкий Хрупкий Хрупкий и слабо пластичный при уменьшении Тпо Хрупкий 6370...6960 Мп — Тп феррит (метод Бриджмеиа) 650...710 П р и меч а н и е.
Метод вдавливания алмазной пирамиды. Рабочая нагрузка Р=50 г для граната н Р=100 г для шпииели. шетки. Кристаллическая структура определяет основные физические свойства и технические параметры ферритов. Поэтому структурный признак кладется в основу классификации монокристаллических материалов на феррошпинелн, феррогранаты, гексаферриты и ортоферриты. Структура феррошпииелей. Структура шпииелн А[В»[о«представляет собой плотнейшую кубическую упаковку авионов с ребром куба аон8,5 7!.
Ионы металлов расположены в промежутках между ионами кислороца, причем имеется два типа таких «пустат» с четырех- и шестикратной координацией. Пустоты или позиции в решетке, образованные четырьмя авионами, называхтгсн тетраэдрическими, а образованные шестью анионами, —- октаэдрнческнми. Поэтому катионы, расположенные в тетраэдрических пшициях, назы- Таблица Гсу. Электрические свойства монокристаллов феррнтов Тнп элект- рапра- вод- ности Удельное сопротивление, Ом см, прн ЗОО К Удельное сопротивление, Ом.см, при 300 К Тип элект- рапра- вад- насти Феррит феррит 10"...10ы 10~» 1О!о Гбш 1О'...10' 104...10» 3 2 10"- 10' 10« 10' У»ге»оп В)ол«Саз.гоге»о»Нсзооп В(о «Саз,з ГезхН »Ом В!оз»СазмреьмН~»«Ош Ьо»Гез»О» М9Г,О, Мпо мгез,~ «О« Мпс1«ге~ з«О« Саге»О« Кй Ге»О« Торезом Узрез.ы5со.ззош Узрез »А!»лзош У»ге«,зоао.«01» У~лоб~»Г О Ва»Тпгге ~ зозз (йо,згст »0« 55Гезоз Мйгезо« МпгеТп, феррит (мегод Вернейля) 11 860...12 050 ! 1 070...11 300 12 400...
12 700 12 350..12 500 ! 2 400...! 3 000 8040...9300 9410...10 290 94! 0...10 780 9600...10 980 6570...7640 12! 0...1230 ! 130...1150 1270...13(Ю 1260...! 280 1270...1330 820...950 960...1050 960...1100 980...1!20 670...Т80 ваются теграэдрическими, а катионы, расположенные в октаэдрических позициях, — октаэдрическими. Гранецентрированную элементарную ячейку можно разделить на восемь октантов с одинаковым размешением четырех анионов на пространственных диагоналях, на расстоянии 174 от вергпин.
На рис. 9.1 изображена элементариаи ячейка структуры шпинелн. Теграэдрические (А) катионы занимают четыре вершины из восьми каждого октанта и, кроме того, центры четырех из них. Октаэдрические (В) катионы располагаются в четырех других оптантах, по четыре в каждом, на пространственных диагоналях, подобно анионам, на на расстоянии 1/4 ат противоположных вершин. Октанты одного типа имеют смежные ребра разнаго типа — смежные грани. В элементарной ячейке имеется 32 иона кислорода, 8 тетраэд- Общие сведения и строения кристаллов Рис.
9,1. Элементарная ячейка структуры шпинели: а — схематическое изображение эквивалентных октантов; б — расположение ионов в соседних оптантах (и — кислородныи параметр, характеризующий расположение иона кислорода; Π— ионы кислорода; гэ — октазлрические ионы металлов: ° — тетраэдрические ионы металлов) Таблица 9.З. Периоды идентичности а, кнслоролные параметры и н степень обращенности ~ феррошпинелей ' В литературе иногда под степенью обращенности понимают е=-! — !.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
