Статические магнитные параметры ферритов.

Магнитные параметры и характеристики подразделяются на статические, которые описывают поведение ферритов в постоянных или медленно меняющихся магнитных полях, и динамические, описывающие свойства ферритов при их взаимодействии с быстропеременными магнитными полями.

Кривая намагничивания ферритов связана с ориентацией по направлению приложенного магнитного поля магнитных моментов доменов, т. е. областей, намагниченных спонтанно до некоторой величины, определяемой температурой феррита. При такой ориентации возникает намагниченность всего ферритового образца М. Максимальное значение этой величины, соответствующее ориентации по полю магнитных моментов всех доменов, называется намагниченностью насыщения , а ей соответствует магнитная индукция насыщения материала . Как известно,

(2)

где - напряженность внутреннего постоянного магнитного поля; Гн/м – магнитная постоянная.

Следует иметь в виду, что внешнее магнитное поле в общем случае отличается от внутреннего поля :

(3)

где - размагничивающий фактор (фактор формы) в направлении подмагничивания.

На практике очень важно знать зависимость намагниченности насыщения от температуры. Из-за дезориентации магнитных моментов с ростом температуры намагниченность доменов падает, и при температуре Кюри намагниченность насыщения становится равной нулю. Зависимость определяет термостабильность ферритовых приборов. Определяя этот интервал, следует иметь в виду, что максимальная рабочая температура не должна превышать значения

(4)

что соответствует снижению примерно на 1/3 намагниченности насыщения относительно её значения при комнатной температуре.

Температура Кюри ферритов СВЧ лежит в пределах 100…530⁰С, при этом наиболее высокими значениями этого параметра обладают никелевые и литиевые феррошпинели.

Для ориентировочных расчётов значений при различных температурах в диапазоне примерно 50⁰С… по известному значению , соответствующему комнатной температуре , может быть использовано с достаточной степенью точности следующее выражение:

(5)

Выражение (5) применимо лишь для ферритов, не обладающих промежуточной точкой компенсации (точка Неля - ). К ним можно отнести, например, такие марки ферритов: 3СЧ15,4СЧ4,3СЧ9 и др.

Большинство ферритов относится к магнитомягким материалам. Параметры их петли гистерезиса – остаточная индукция и коэрцитивная сила - обычно приводят в справочниках (см. пример, таб. 5). Помимо магнитомягких ферритов в КВЧ диапазоне применяются магнитотвёрдые гексагональные ферриты – твёрдые растворы окислов железа и окислов бария, стронция, никеля, скандия, разбавленные окислами алюминия (ферроалюминаты) или окислами хрома (феррохромиты). Гексагональные ферриты обладают очень высокими значениями внутреннего поля анизотропии , которая колеблется от 400 до 1200 кА/м; остаточная индукция =0,2…0,3 Тл; намагниченность насыщения =200…300 кА/м; температура Кюри =400..500⁰С. Эти материалы применяются в резонансных устройствах КВЧ диапазонов и позволяют значительно уменьшить их массогабаритные характеристики.