4.11. Электрические свойства магнитных материалов

Удельное электрическое сопротивление р металлических магнитных материалов зависит от вида примесных элементов и направления намагниченности по отношению к направлению движения электронов проводимости. Электрические свойства технических Fe, Co, Ni показаны в табл. 4.11.

Таблица 4.11

Материал	р, мк0мм	Температурный коэффициент электрического сопротивления, 10-3К''
Fe Со Ni	0.097(20°С) 0.32(500°С) 0.068(0-100°С)	6.2 13.8(500°С) 6.7

В чистых монокристаллических образцах металлов наблюдается значительная анизотропия электросопротивления. Так, в монокристаллическом кобальте в направлении оси С рр=0,103 мк0мм, а в плоскости перпендикулярной этой оси рр=0,055 мк0мм.

В ферритах по сравнению с металлическими ферромагнетиками удельное электрическое сопротивление много выше, сопоставимо с р полупроводников и может меняться в широких пределах в зависимости от состава, типа дефектов структуры, вида примесей. Так для феррита иттрия удельное сопротивление составляет 10¹⁰—10¹²Омм, для феррита никеля 10³—10⁵Омм, для феррита лития 1—10 Омм. Энергия активации проводимости ферритов находится в пределах 0,2—2 эВ.

В ферритах часто наблюдается прыжковая проводимость, обусловленная перескоком локализованных электронов из одного состояния в другое, или поляронная проводимость. Поляроны—частицы (вернее квазичастицы), образованные локализованными на ионах электронами вместе с окружающим их полем поляризации. В случае поляронов малого радиуса (меньше постоянной решетки) энергия ионизации примесного центра равна 0,2—0,6 эВ.

4.12. Классификация магнитных материалов

Магнитомягкие материалы способны намагничиваться до насыщения в слабых полях, обладают высокой магнитной проницаемостью и малыми потерями на перемагничивание. Условно к магнитомягким относят материалы с Нс<800А/м.

Применяются магнитомягкие материалы в основном в качестве магнитопроводов дросселей, трансформаторов, электромагнитов, электрических машин и т. п.

Магнитотвердые материалы отличаются большой удельной энергией, которая тем больше, чем больше остаточная индукция Вг и коэрцитивная сила Нс материала. К магнитотвердым относят материалы с коэрцитивной силой Нс>4 кА/м. Применяются главным образом для изготовления постоянных магнитов.

Намагничивание магнитомягких материалов происходит в основном за счет смещения междоменных границ, а в магнитотвердых — за счет вращения вектора намагниченности (в магнитотвердых материалах на основе редкоземельных элементов преобладают процессы смещения).

Магнитные материалы специального назначения. Материалы с прямоугольной петлей гистерезиса магнитострикционные, термомагнитные, ферриты СВЧ и др. (детальная классификация приведена в книге “Материалы электронной техники” В. В. Пасынкова и В. С. Сорокина).

4.13. Основные параметры магнитотвердых материалов

Для характеристики магнитотвердых материалов обычно используют ту часть кривой гистерезиса, которая лежит во втором квадранте, а в первом изображают изменение удельной магнитной энергии от индукции, как показано на рис. 4.1.13.

рис. 4.1.13

Магнитная энергия в воздушном зазоре постоянного магнита будет максимальна при некоторых значениях Нд и Вд. Условие

W=B_DH_D/2=Wмax, ДЖ/М³

определяет наилучшее использование магнита, и является важнейшим параметром, характеризующим качество материала. Множитель 1/2 иногда опускается.

Коэффициент выпуклости в=(ВН)мах/(ВсНс) характеризует форму кривой размагничивания — степень прямоугольности.

Для магнитотвердых материалов, используемых в различных областях

современной техники Hc=5·10³—5·10⁶А/м, (ВН/2)тах=0,5—200 кДж/м³,

(ВН)мах=1—400кДж/м³