19355

Ферриты и их применение в технике сверхвысоких частот

Лекция

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Лекция №7 Ферриты и их применение в технике сверхвысоких частот. Ферриты от лат. ferrum железо в прямом смысле химические соединения окиси железа Fe2O3 с окислами других металлов; в более широком понимании сложные окислы содержащие железо и другие элементы. Большин...

Русский

2013-07-12

102.5 KB

41 чел.

Лекция №7

Ферриты и их применение в технике сверхвысоких частот.

Ферриты (от лат. ferrum — железо), в прямом смысле — химические соединения окиси железа Fe2O3 с окислами других металлов; в более широком понимании — сложные окислы, содержащие железо и другие элементы. Большинство ферритов являются ферримагнетиками и сочетают ферромагнитные и полупроводниковые или диэлектрическими свойства, благодаря чему они получили широкое применение как магнитные материалы в радиотехнике, радиоэлектронике, вычислительной технике.

Рис. 1. Крист. структура ферритов-шпинелей: а — схематическое изображение элементарной ячейки шпинельной структуры (её удобно делить на 8 равных частей — октантов); б — расположение ионов в смежных октантах ячейки: белые кружки — ионы О2- образующие остов, чёрные — ионы металла в октаэдрич. и тетраэдрич. промежутках; в — ион металла в тетраэдрич. промежутке; г — ион металла в октаэдрич. промежутке.

В состав феррита входят анионы кислорода О2-, образующие остов их кристаллич. решётки; в промежутках между ионами кислорода располагаются катионы Fe3+ , имеющие меньший радиус, чем анионы O2-, и катионы Меk+ металлов, которые могут иметь разл. ионные радиусы и разные валентности k. В результате косвенного обменного взаимодействия катионов Fe3+ и Меk+ в феррит возникает ферримагнитное упорядочение с высокими значениями намагниченности и точек Кюри. Различают феррит-шпинели, феррит-гранаты, ортоферриты и гексаферриты. Ферриты-шпинели имеют структуру минерала шпинели с общей формулой MeOFe2O3, где Me— Ni2+ , Co2+ ,Fe2+ , Mn2+, Mg2+ , Li1+, Cu2+ . Элементарная ячейка феррит-шпинели представляет собой куб, образуемый 8 молекулами MeOFe2O3 и состоящий из 32 анионов O2-, между которыми имеются 64 тетраэдрич. (А) и 32 октаэдрич. (В) позиции, частично заселённые катионами Fe3+ и Ме2+ (рис. 1). В зависимости от того, какие ионы и в каком порядке занимают позиции А и В, различают нормальные шпинели и обращённые шпинели. В обращённых шпинелях половина ионов Fe3+ находится в тетраэдрич. позициях, а в октаэдрич. позициях — 2-я половина ионов Fe3+ и ионы Ме2+ . При этом намагниченность (магн. момент) MA октаэдрич. подрешётки больше тетраэдрической МB, что приводит к возникновению ферримагнетизма.

Ферриты-гранаты элементов R3+ (Sm3+, Eu3+ , Gd3+ , Tb3+ Dy3+, Ho3+ , Er3+ , Tm3+, Yb3+, Lu3+ и Y3+ ) имеют кубич. структуру граната с общей ф-лой R3Fe5Ol2. Элементарная ячейка феррит-гранатов содержит 8 молекул R3Fe5Ol2; в неё входят 96 ионов О2-, 24 иона R3+ и 40 ионов Fe3+ . В феррит-гранатах имеется три типа позиций, в которых размещаются катионы: большая часть ионов Fe3+ занимает тетраэдрические (d), меньшая часть ионов Fe3+ — октаэдрические (а) и ионы R3+ — додекаэдрич. позиции (с). Соотношение величин и направлений намагниченностей катионов, занимающих позиции d, а, с, показано на рис. 2 .

Рис. 2. Схематич. изображение величин и направлений векторов намагниченности катионов, образующих магнитные подрешётки d, а и с в ферритах-гранатах.

Ортоферритами наз. группу ферритов с орторомбической крист. структурой. Их образуют редкоземельные элементы по общей формуле RFeO3. Ортоферриты имеют структуру минерала перовскита. При не очень низких температурах в ортоферритах упорядочиваются только магн. моменты ионов железа. Ортоферриты явл. антиферромагнетиками и обладают слабым ферромагнетизмом. Только при очень низких температурах (порядка неск. К и ниже) в ортоферритах упорядочиваются магнитные моменты редкоземельных ионов, и они становятся ферримагнетиками.

Ферриты гексагональной структуры (гексаферриты) представляют собой сложные окисные соединения, напр. PbFe12O19, Ba2Zn2Fe12O22 и др. Ячейка гексаферритов построена ив шпинельных блоков, разделённых блоками гексагональной структуры, содержащей ионы Pb2+, Ва2+ или Sr2+ .

Некоторые гексаферриты обладают высокой коэрцитивной силой и применяются для изготовления пост. магнитов. Большинство ферритов со структурой шпинели, феррит-гранат иттрия и некоторые гексаферриты используются как магнитно-мягкие материалы. Синтез поликрист. феррита осуществляется по технологии изготовления керамики. Из смеси исходных окислов прессуют изделия нужной формы, которые подвергают затем спеканию при температурах от 900 до 1500°С на воздухе или в спец. газовых средах. Монокрист. феррит выращиваются методами Чохральского, Вернейля и др. Ферриты нашли широкое применение в радиотехнике — ферритовые антенны, сердечники радиочастотных контуров; в СВЧ-технике — вентили и циркуляторы, использующие принцип невзаимного распространения электромагнитные волны в волноводе, заполненном ферродиэлектриком; в вычислительной технике — элементы оперативной памяти; в магнитофонах и видеомагнитофонах — покрытие плёнок и дисков. феррит применяют также для изготовления небольших постоянных магнитов.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

68851. Принципы построения архитектуры компьютеров 3.97 MB
  На сегоднишний день существуют: Классификация Флинна: единственность или множественность потоков данных и команд. Классификация Хендлера: количественное описание параллелизма на трех различных уровнях обработки данных выполнение программы выполнение команд обработка битов.
68852. Примеры организации архитектуры компьютеров 630.5 KB
  Разрядность бит Тактовая частота мгц Величина питающего напряжения Вольт Гнездо для процессора Socket 7 Slot1 и др.5 МГц а быстродействие системы на вычислительных тестах достигало 104 Mflop Mflop единица измерения быстродействия процессора миллион операций с плавающей точкой в секунду.
68853. Устройства компьютеров и их взаимодействие 753.5 KB
  Концепция кэш-памяти возникла раньше чем архитектура IBM 360 и сегодня кэш-память имеется практически в любом классе компьютеров а в некоторых компьютерах во множественном числе. Все термины которые были определены раньше могут быть использованы и для кэш-памяти хотя слово строка line часто употребляется вместо слова блок block.