Материалы с прямоугольной петлей гистерезиса

 

Материалы с ППГ служит основой при разработке и изготовлении разнообразных устройств хранения информации вычислительной технике, устройств, широко применяемых в автоматике, в аппаратуре автоматической связи, в многоканальных импульсных системах радиосвязи

Характеристики материалов с ППГ. Степень прямоугольности петли гистерезиса рис(5.10 в)оценивается коэффициентом прямоугольности

(5.13),

где B_r и B_max - соответственно остаточная и максимальная индукция материала на предельной статической петле гистерезиса. Критерием, который определяет принадлежность магнитного материала к материалам из ППГ, является значение K_пр>0,85. Идеальным будет K_пр = 1, то есть B_r = B_max. Материалы с ППГ имеют только два устойчивых состояния намагниченности +В_r и -В_r, что соответствует противоположным направлениям перемагничивающего поля. Эту особенность широко используют при разработке магнитных элементов для хранения и переработки двоичной информации. Условно принимают состояние намагниченности материала + В_r за 1, а состояние - В_r за 0.

Если на сердечник из материала с ППГ намотать обмотку, то электрический сигнал U, который возникает в обмотке при перемагничивании сердечника из одного устойчивого состояния в другое, определяется выражением

(5.14),

где К - коэффициент, который зависит от числа витков в обмотке и от конфигурации сердечника; t- время перемагничивания сердечник, с. Из выражения (5.14) следует, что чем больше коэффициент прямоугольности К_пр, значение максимальной индукции В_max и чем меньше время перемагничивания, тем выше полезный сигнал от устройства хранения информации (сердечника с ППГ). В реальных устройствах вычислительной техники величина t достигает долей микросекунды.

Свойства материалов с ППГ. Промышленность выпускает два типа материалов с ППГ: ферриты и магнитомягкие сплавы. Ферриты с ППГ разделяют на два вида: со спонтанной и с индуцированной (наведенной) прямоугольностью петли гистерезиса.

В первом случае прямоугольность обусловлена составом феррита и условиями отжига. Во втором случае она возникает как следствие термомагнитной обработки, аналогично тому, как термомагнитная обработка применяется для улучшения магнитных характеристик магнитотвердых материалов.

Наиболее широкое применение нашли ферриты с спонтанной прямоугольностью петли гистерезиса, появление которой обусловлен преимущественно процессом необратимого сдвига доменных стенок. Такой характер перемагничивания материала возникает в феррите при условии низкой магнитострикции материала в соединении с локальными неоднородностями и искажениями структуры, что приводит к тому, что состояние остаточной намагниченности будет более продолжительным. Благоприятные условия для такого перемагничивания создаются в литиевых, марганец-магниевых ферритах.

Марганец-магниевые ферриты получили наибольшее распространение, поскольку имеют широкий диапазон необходимых свойств и довольно простые в изготовлении. Эти ферриты характеризуются повышенным значением К_пр, которое достигает 0,94. Добавление оксидов цинка и кальция в ферриты сопровождается повышением индукции и снижением величины Нс.

Магнитомягкие сплавы с ППГ в виде сердечников применяют при частотах перемагничивании порядка десятков килогерц. На этих частотах можно использовать сердечники из сплавов 34НКМП, 68НМП, которые имеют наиболее высокий коэффициент прямоугольности. В переключающих устройствах, с рабочей частотой в сотни килогерц необходимо использовать сердечники микронного проката из сплавов 77НМД, 79НМ, поскольку они имеют минимальное значение коэффициента переключения. Основные преимущества микронных сердечников по сравнению с ферритовыми заключаются: в лучшей температурной и радиационной стабильности, в более высоких рабочих частотах, меньших перемагничивающих полях.