2014-02-12
4374
Лекция 11. Ферриты и магнитодиэлектрики
Содержание лекции:
- назначение и характеристики ферритов;
- назначение и характеристики магнитнодиэлектриков.
Цели лекции:
- изучение ферритов;
- изучение магнитнодиэлектриков.
Ферриты представляют собой соединения оксида железа Fe2O3 с оксидами других металлов ZnO; NiO и др. Ферриты изготовляют из порош-кообразной смеси оксидов этих металлов. Отпрессованные ферритовые изде- лия подвергают спеканию при высоких температурах. Название феррита оп- ределяется названием двухвалентного или (реже) одновалентного металла, оксид которого входит в состав феррита. Так, если в состав феррита входит оксид цинка, то феррит называется ферритом цинка, если оксид никеля – ферритом никеля и т.д.
Ферриты изготовляют по технологии производства керамики, т.е. исхо- дные порошкообразные оксиды металлов измельчают в мельницах. Из этой смеси тонкомолотых порошков прессуют брикеты, которые подвергают пер- воначальному обжигу в печи. Спешиеся брикеты размалывают и в получен-ный тонкодисперсный порошок вводят какой-либо пластификатор, например расвор поливинилового спирта. Из полученной массы прессуют ферритовые изделия (сердечники, кольца, горшки), которые обжигают при 1000 - 1400°С. Полученные твердые хрупкие изделия (преимущественно черного цвета) мо- жно обрабатывать только шлифованием.
|
|
|
Таблица 11.1
| Марка феррита | Начальная магнитная проница- емость | Коэрци- тивная сила, А/м | Удельное электричес- кое сопро- тивление, Ом·м | Граничная частота, МГц | Темпера- тура Кюри, °С |
| 6000НМ | 0,1 | 0,01 | |||
| 4000НМ | 0,5 | 0,7 | |||
| 3000НМ | 0,5 | 0,8 | |||
| 2000НМ | 0,5 | 1,5 | |||
| 1000НМ | 0,5 | 1,6 | |||
| 1000НН | 0,4 | ||||
| 600НН | 102 | 1,2 | |||
| 400НН | 103 | 2,0 | |||
| 200НН | 103 | 3,0 | |||
| 150ВЧ | 106 | ||||
| 100ВЧ | 104 | ||||
| 50ВЧ2 | 106 | ||||
| 10ВЧ1 | 108 |
Наиболее широко применяют в РЭА смешанные магнито-мягкие фер-риты: никель-цинковые, марганец-цинковые, литий-цинковые. Условные обозначения ферритов: НН – никель-цинковые, НМ – марганец-цинковые, ВЧ – литий-цинковые высокочастотные, СЧ – сверхвысокочастотные, ВТ – с прямоугольной гистерезисной петлей. Цифры, стоящие впереди буквенных обозначений, указывают среднее значение начальной магнитной прони-цаемости. В марках СВЧ-ферритов эти цифры обозначают среднюю длину волны (см), в марках ферритов с прямоугольной гистерезисной петлей – коэрцитивную силу (А/м). Например: 4000НМ – марганец-цинковый феррит с начальной магнитной проницаемостью, равной 4000; 150ВЧ – высокочас-тотный феррит с начальной магнитной проницаемостью 150.
|
|
|
Магнитные характеристики широко применяемых магнитно-мягких ферритов приведены в таблице 11.4. Дополнительными характеристиками ферритов являются: плотность 3800 - 5000 кг/м3 ; КТР = (5 ÷ 12)10-6 1/°С; пористотсь 1 – 15%.
Ферриты по сравнению с металлическими магнитно-мягкими матери-алами обладают малой индукцией насыщения, поэтому в сильных полях их применять не рационально. Имеются ферриты, например НМС, которые обладают большой индукцией насыщения. Чем меньше начальная магнитная проницаемость феррита, тем в более широком диапазоне частот он может быть использован.
Таблица 11.2
| Марка феррита | Остаточ- ная магнитная индукция, Тл | Коэрци- тивная сила, кА/м | Макси- мальная магнитная энергия, кДж/м3 | Удельное электричес- кое сопро- тивление, Ом·м | Темпера- тура Кюри, °С |
| 6БИ240 | 0,19 | 103 – 103 | |||
| 7И300 | 0,20 | 103 – 103 | |||
| 16БА190 | 0,30 | 103 – 103 | |||
| 15БА300 | 0,30 | 103 – 103 | |||
| 17БА220 | 0,33 | 103 – 103 | |||
| 22БА220 | 0,36 | 103 – 103 | |||
| 24БА210 | 0,37 | 103 – 103 | |||
| 25БА150 | 0,38 | 103 – 103 | |||
| 28БА170 | 0,38 | 103 – 103 | |||
| 28БА190 | 0,39 | 103 – 103 |
Достоинствами ферритов являются стабильность магнитных характе- ристик в широком диапазоне частот, малые потери на вихревые токи, малый коэффициент затухания электромагнитной волны, а также простота изгото-вления ферритовых деталей. Как все магнитные материалы, ферриты сохра- няют свои магнитные свойства только до точки Кюри ТК . У различных по составу ферритов значения ТК колеблются в широких пределах: от 70 до 500°С. В радиоаппаратуре СВЧ металлические магнитные материалы и низ- кочастотные ферриты (никель-цинковый и др.) не могут применяться из-за малого удельного электрического сопротивления, которое приводит к большим потерям на вихревые токи.
В технике СВЧ применяют поликристаллические и монокристал-лические ферриты. К поликристаллическим относятся литиевый (10СЧ9), магниевые, никелевые и другие ферриты. Эта группа ферритов обладает большим удельным электрическим сопротивлением (108 – 1010Ом·м) и стаби- льностью магнитных характеристик в диапазоне СВЧ.
Для изготовления постоянных магнитов используют магнитно-твердые ферриты, наибольшее применение из которых получили ферриты бария BaO·6Fe2O3. В отличие от магнитно-мягких бариевые ферриты отличаются хорошей стабильностью своих характеристик, но чувствительны к резкому изменению температуры.
Недостатками всех ферритов яявляются хрупкость, а также резко выраженная зависимость магнитных свойств от температуры и механичес-ких воздействий. Ферриты являются магнитными полупроводниками и, сле-довательно с ростом температуры их удельное сопротивление уменьшается, что вызывает увеличение потерь на вихревые токи. Широко применяемые бариевые ферриты приведены в таблице 5.5.
