Урок „Сплави и съединения за електронното инженерство“ (стр.
| Поради големия обем този материал е разположен на няколко страници: 1 2 3 4 5 6 7 |
Основните параметри на алсиферите са дадени в табл. 1.15. Работният температурен диапазон на магнитодиелектриците на базата на алсифер е от –60 до +120°С, границите на линейностtgd:по честота са 0,5 MHz за марката TC-90, 1 MHz за TC-60, 2 MHz за HF-32 и 20 MHz за HF-22; по сила на полето - 240 A/m за марката TCh-90, 400 A/m за TCh-60, 800 A/m за VCh-32 и 1200 A/m за VCh-22.
3.Ферититеса синтерована смес от железен оксид Fe2O3 с оксиди на един или повече двувалентни метали ZnO; NiO. Името ферит се определя от името на двувалентен или (по-рядко) едновалентен метал, чийто оксид е част от ферита. Така че, ако цинковият оксид ZnO е включен във ферита, тогава феритът се нарича цинков ферит, ако никеловият оксид NiO е никелов ферит и т.н. Феритите, които в допълнение към железния оксид Fe2O3 включват само един оксид на друг метал, се наричат прости. Химическата формула на прост ферит в общи линии е написана, както следва:
MeO ´ Fe2O3 или MeFe2O4,
където Me е обозначението на метала, чийто оксид е част от ферита.
Химичните формули на цинковите и никеловите ферити се записват, както следва: ZnFe2O4 или NiFe2O4
Не всички прости ферити са магнитни. Така цинковите и кадмиевите ферити CdFe2O4 са немагнитни вещества. Наличието или отсъствието на магнитни свойства в простите ферити се определя от техния състав и разпределението на йони в кристалната решетка. Простите ферити, изброени по-горе, имат решетка от кубичен тип шпинел. Такава решетка е плътна опаковка от двувалентенотрицателно заредени кислородни йони, между които са разпределени положително заредени метални йони, заобиколени от четири или шест кислородни йона. Металните йони в кубичната шпинелна решетка могат да бъдат разпределени, образувайки нормален или обърнат шпинел. Цинковите и кадмиевите ферити, кристализиращи в нормален шпинел, нямат магнитни свойства, докато феритите, кристализиращи в обратен шпинел, имат магнитни свойства.
Най-добрите магнитни характеристики се притежават от сложни или смесени ферити, които са твърди разтвори на един прост ферит в друг. В този случай немагнитните ферити могат да се използват и в комбинация с магнитни прости ферити. Например твърд разтвор на два прости цинкови и никелови ферита образува смесен никел-цинков ферит, чиято химична формула е написана, както следва:
В горната формулаxозначава моларната част на никелов оксид в материала и (1-x) е моларната част на цинковия оксид и сумата от тези фракции е равна на едно.
Феритите са твърди, крехки и механично подобни на керамиката. Прахообразните метални оксиди, взети в определено съотношение, се раздробяват в мелници. От тази смес от фино смлени прахове се пресоват брикети, които се подлагат на първоначално изпичане в пещ. Спечените брикети се смилат и в получения фин прах се въвежда някакъв пластификатор, например разтвор на поливинилалкохол. От получената маса се пресоват феритни продукти (ядра, пръстени), които се изпичат при 1000-1400 ° C. Получените твърди крехки продукти (предимно черни) могат да се обработват само чрез смилане. Плътността на феритите е много по-малка от плътността на металните магнитни материали и възлиза на 3,7…5,8 g/cm3. Ферити добришлифовани и полирани с абразивни материали. Те могат да бъдат залепени например с лепило BF-4. Феритите са полупроводници и имат електронна проводимост. Тяхното електрическо съпротивление може да бъде много голямо (до 1010 Ohm cm), което води до ниски загуби на вихрови токове във високочестотни променливи полета. Въпреки това, с увеличаване на честотата, загубите се увеличават и магнитната проницаемост на феритите намалява. Много ферити имат относително голяма коерцитивна сила и ниска остатъчна индукция, така че не се използват в силни магнитни полета. Свойствата на меките магнитни ферити зависят значително от честотата, силата на магнитното поле и температурата.
Най-широко използвани в CEA са смесените магнитно-меки ферити: никел-цинк, манган-цинк, литий-цинк. Символи на ферити: HH - никел-цинк; HM - манган-цинк; HF - литиево-цинкови високочестотни; MF - микровълнова; VT - с правоъгълен хистерезис. Числата пред буквите показват средната стойност на първоначалната магнитна проницаемост. В марките микровълнови ферити тези числа показват средната дължина на вълната (cm), в марките ферити с правоъгълен хистерезис - коерцитивна сила (A / m). Например: 4000NM - манган-цинков ферит с начална магнитна пропускливост, равна на 4000; 150VCh - високочестотен ферит с начална магнитна пропускливост 150.
Магнитните характеристики на широко използваните магнитно меки ферити са дадени в табл. 18.
Таблица 18.Основни характеристики на меките магнитни ферити
Първоначална магнитна проницаемост (средна стойност)
Принудителна сила, A/m
Специфично електрическо съпротивление, Ohm×m
Температура на Кюри, °C
*Граничната честота се нарича честота, над която започва рязък спад на магнитната проницаемост и увеличаване на загубите на енергия във ферита.
Допълнителни характеристики на феритите са: КТР = (5-12)×10-6 1/°C; порьозност 1-15%.
От фиг. 46 следва, че дадените тук ферити, в сравнение с металните магнитно меки материали, имат ниска индукция на насищане, следователно не е рационално да се използват в силни полета. Има ферити, като NMS, които имат висока индукция на насищане. От табл. 18 показва, че колкото по-ниска е първоначалната магнитна проницаемост на ферита, толкова по-широк честотен диапазон може да се използва.
Фигура 46. Криви на намагнитване на манган-цинк (NM) от никел-цинкови (NN) ферити:
1 -4000 NM, 2 - 3000 NM, 3 - 2000 NM, 4 - 1000 NM, 5 - 2000 NM, 6 - 600 NM, 7 - 400 NM, 8 - 200 NM
Предимствата на феритите са стабилността на магнитните характеристики в широк честотен диапазон, ниски загуби от вихрови токове, нисък коефициент на затихване на електромагнитна вълна, както и лекота на производство на феритни части. Както всички магнитни материали, феритът запазва магнитните си свойства само до температурата на Кюри TK. За ферити с различни състави стойностите на Tc варират в широк диапазон: от 70 до 500 ° C. В микровълновото радио оборудване не могат да се използват метални магнитни материали и нискочестотни ферити (никел-цинк и др.) поради ниското електрическо съпротивление, което води до големи загуби от вихрови токове. В микровълновата техника се използват поликристални и монокристални ферити. Поликристалните включват литий (10СЧ9), магнезий, никел и други ферити. Тази група ферити има високо електрическо съпротивление (108 -1010 Ohm-m) и стабилност на магнитните характеристики в микровълновия диапазон. Феритните гранати, които се характеризират с повишено електрическо съпротивление и ниски диелектрични загуби, са широко използвани в микровълновата технология.
Съвременните меки магнитни ферити са разделени на шест групи, които се различават по електромагнитни параметри и предназначение (вижте таблица 1.16). Термостабилните високочестотни ферити (марки 150VN, 100VN, 50VN, 30VN, 20VN) могат да се използват в слаби магнитни полета при честоти до 100 MHz. Те се характеризират с ниски загуби и нисък TCMP в широк температурен диапазон, така че най-често се използват във висококачествени индуктори, а първите два класа се използват и за магнитни антени. Термостабилните нискочестотни ферити (марки 2000NM1, 1500NM1, 2000NM3, 1500NM3, 1000NM3, 700NM) се характеризират с относително ниски загуби при ниски честоти.
Феритите класове 2000НН, 1000НН, 600НН, 400НН, 400НН1, 100НН се характеризират с ниска цена, поради което се използват широко с ниски изисквания за стабилност. Феритите от последните четири класа се използват в намотки на осцилаторни вериги и магнитни антени при честоти до няколко мегахерца. Феритите класове 2000NM и 1000NM превъзхождат никел-цинка със същите стойности на магнитна пропускливост, но по-скъпи. Манганово-цинковите ферити с високи стойности на магнитна пропускливост (3000 и повече) се препоръчват да се използват в магнитни вериги вместо тънколистов пермалой (дебелина 0,1 ... 0,02 mm и по-малко).
Феритите с висока индукция са проектирани да работят в силни променливи магнитни полета. Те могат да се използват по-специално за магнитни вериги на импулсни трансформатори на вторични захранвания.
Феритите се характеризират с ниски загуби в силни полета.марки 300VPN, 200VPN, 10VPN и други от тази група. Основното им предназначение са сърцевините на намотки на осцилаторни вериги, регулируеми чрез отклоняване на сърцевината и намотки на магнитни модулатори. В слаби полетаtgdи TCMP тези ферити са много повече от феритите от VPS групата, които е препоръчително да се използват за сърцевини на високочестотни широколентови трансформатори.
За производството на постоянни магнити се използват магнитно твърдиферити, най-широко използваните от които са бариеви ферити BaO-6Fe2O3. За разлика от магнитно меките бариеви ферити, те нямат кубична, а шестоъгълна кристална структура с магнитна анизотропия, което увеличава коерцитивната сила на тези ферити. По своята структура бариевите ферити са поликристални материали, състоящи се от множество произволно ориентирани кристални частици, което определя еднаквостта на феритните свойства във всички посоки. Тези ферити са изотропни (клас BI).
Ако в процеса на пресоване на магнити прахообразната маса е изложена на външно магнитно поле с висок интензитет (H»800 kA/m), кристалните частици ще бъдат ориентирани в една посока. Произведените по този начин бариеви магнити са анизотропни (клас BA), които след изпичане в пещи и намагнитване имат по-високи магнитни характеристики в сравнение с изотропните. Магнитите, направени от бариеви ферити, имат високо електрическо съпротивление (103-106 ohm • m). За по-добра употреба бариевите магнити са оформени така, че дължината им да е малка в сравнение с напречното им сечение.
Бариевите ферити се характеризират с добра стабилност на техните характеристики, но са чувствителни към острипромяна на температурата. Изработени са от бездефицитни прахообразни материали - железни оксиди Fe2O3 и бариев карбонат BaCO3 по керамична технология. Бариевите феритни магнити са много по-евтини от магнитите от желязо-никел-алуминиева сплав и други метални материали.
Недостатъците на всички ферити са крехкостта, както и изразената зависимост на магнитните свойства от температурата и механичното напрежение. Феритите са магнитни полупроводници и следователно с повишаване на температурата тяхното съпротивление намалява, което води до увеличаване на загубите от вихрови токове. Широко използваните бариеви ферити са дадени в табл. 19.
Таблица 19