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

71324. Системы автоматизированного управления предприятиями. Развитие концепций. Концепции управления 190.19 KB
  В зависимости от специфики бизнеса любой из трех перечисленных аспектов может иметь доминирующее значение. Например, банк или финансовая инвестиционную компания рассматривают свой бизнес, прежде всего с точки зрения финансов, торговая компания – с позиции товарных потоков...
71325. Спутники для загрузки многоцелевых станков с ЧПУ 1.98 MB
  Еще одной разновидностью являются палеты для накопления деталей типа тел вращения предназначенные для обеспечения работы токарных многоцелевых станков. В конструкции палет должна быть предусмотрена выгрузка деталей роботом непосредственно из палет для установки на станок...
71326. Устройства для отвода стружки 2.3 MB
  Наибольшее распространение получил способ отвода стружки конвейерами пластинчатыми магнитными скребковыми и т. При использовании устройств для отвода стружки от станка: предотвращается концентрация теплоты в местах контакта стружки с узлами станка и снижаются деформации...
71327. АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ 88 KB
  В начале нашей эры Герон Александрийский в работах «Пневматика» и «Механика» привел описание автоматов, которые он создал: пневматический автомат для открывания дверей храма и зажигания жертвенного огня; водяной орган; прибор для автоматического измерения длины дороги, напоминающий таксометр...
71328. Комплексная автоматизация технологических процессов 68.5 KB
  Оценивая занятость части или всех компонентов в реализации какого-либо явления например автоматизации всем объектом участком цехом. всеми компонентами какого-либо явления например автоматизации. Это означает что в реализации рассматриваемого явления например...
71329. ОСНОВЫ АВТОМАТИКИ. СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ 294.5 KB
  Автоматические системы применяемые при автоматизации производственных процессов в зависимости от характера и объема операций выполняемых ими можно разделить на системы автоматического контроля автоматического регулирования автоматического управления следящие...
71330. ЭЛЕМЕНТЫ АВТОМАТИКИ 886.5 KB
  Состав и конструкция сенсора определяются типом измеряемой величины и методом ее восприятия особенностями размещения датчика. Статическая характеристика датчика представляет собой зависимость изменения выходной величины от входной величины...
71331. Исполнительные элементы систем автоматики 856.5 KB
  В качестве исполнительных элементов в системах автоматики в основном применяют мощные электромагнитные реле магнитные пускатели контакторы электромагниты электромагнитные муфты электрические двигатели мембранные и поршневые гидравлические и пневматические двигатели.
71332. Общие сведения о микроэлектронике 183.5 KB
  Полупроводниковые ИМС полупроводниковый кристалл в толще которого выполняются все компоненты схемы: полупроводниковые приборы и полупроводниковые резисторы. Кристалл полупроводника помещают в герметизированный пластмассовый или стеклянный корпус имеющий выводы во внешнюю цепь.