4. Магнитомягкие магнитные материалы.

Магнитомягкие материалы подразделяются на низкочастотные и высокочастотные.

Н_{с магнмягк}<<Н_{с магнтв}

Низкочастотные магнитомягкие материалы:

• с большой μ_н (пермаллои Fe+NI, альсиферы Al+Si+Fe, чистое железо /монокристалл/ μ_чж=1,2∙10⁶) для работы в слабых полях.

• с большой B_s (чистое железо, электротехническая сталь Fe+Si) для работы в сильных магнитных полях.

Высокочастотные магнитомягкие материалы: магнитодиэлектрики, ферриты.

1. Материалы с большой μн.

Пермаллои – Fe+Ni+легирующие элементы.

• Низконикелевые Ni≤50%

• Высоконикелевые Ni>70%

Например: 50НП – 50% Ni с прямоугольной петлёй гистерезиса.

79НХС – 79% Ni, легирующие элементы Cr, Si.

μ_н=10³..10⁵

μ_m=10⁴..10⁶

Пермаллои используются в слаботочной аппаратуре (малые токи, слабые магнитные поля), малогабаритных трансформаторах, дросселях, катушках индуктивности (L=μμ₀w²S) и т.п.

Альсиферы – Al(5,4%)+Si(9,6%)+Fe(остальное).

μ_н=35∙10³

μ_m=117∙10³

Используются в магнитных экранах, стабилизаторах. Магнитодиэлектрики. У чистого железа большой температурный коэффициент удельного сопротивления TKρ≈0.06 K^-1.

2. Магнитные материалы с большой индукцией насыщения.

М

Рисунок 3.18

агнитные материалы с большой индукцией насыщения применяются в трансформаторах, электродвигателях, генераторах и в др. устройствах с сильными магнитными полями.

В_расч выбирают на кривой зависимости В(Н) так, чтобы не было гармоник на высоком напряжении.

Электротехническая сталь Fe+Si+C; C<0,04%

Si=0,5%

ρ_Fe+Si=ρ_Fe+0,12∙%Si

ρ_Fe=0,09∙10^-6 Ом∙м

Если Si=4% то ρ_Fe+Si=0,09∙10^-6+0,12∙4=0,57∙10^-6 Ом∙м.

%Si, ρ_Fe+Si, P_в.

Кремний добавляется для уменьшения потерь на вихревые токи.

Марки электротехнической стали.

Старое обозначение Э310

Э – электротехническая сталь

3 – процент содержания кремния

1 – нормируемая характеристика (потери, индукция)

0 – холоднокатаная, текстурованная

Новое обозначение 3411

Первая цифра – тип стали: 1- горячекатаная изотропная

2- холоднокатаная анизотропная

3- холоднокатаная анизотропная

текстурованная (вдоль проката наибольшая лёгкость намагничивания)

Вторая цифра (0..5) характеризует процент содержания кремния.

Третья цифра – нормируемые характеристики (удельные потери, индукция, магнитная проницаемость и т.д.).

Четвёртая цифра – номер партии.

Холоднокатаная текстура – расположение кристаллов железа рёбрами вдоль проката (наибольшая лёгкость намагничивания).

Электротехническая сталь – самый распространённый магнитный. Н_с малая, меньшие потери на гистерезис, на вихревые токи. Используется во всех трансформаторах, электрических машинах, и т.п.

5. М Рисунок 3.19 агнитотвёрдые материалы.

Магнитотвёрдые материалы используются для изготовления постоянных магнитов.

W_уд – удельные потери в магнитном зазоре.

d – оптимальный зазор между полюсами постоянного магнита. W_опт – оптимальная удельная энергия в воздушном зазоре длинной l(d – оптимальный зазор).

1. Кобальтовые сплавы: ЮНДК-24 – магнето (Al+Ni+Cu+Co24%).

2. Прессуемый из порошков сплавов типа Al-Ni-Co, Al-Ni .

3. Ферриты на основе BaO, Fe₂O₃.

4. Редкоземельные элементы (самарий, гадолиний).

Применение: отклоняющие системы, магнитоэлектрические измерительные приборы, магнитные ленты, магнитные замки, системы сближения космических кораблей и т.д.

4. Полупроводниковые материалы.

   1. Характерные особенности полупроводников.

• Электронная электропроводность.

• ΔW≤3эВ – узкая запрещённая зона.

• ρ_п/п≈10^-5..10^-7 Ом∙м.

• Резкая зависимость ρ_п/п от примесей, температуры других внешних воздействий.

1. Области применения.

• Терморезисторы (ρ_п/п=f(T)).

• Фоторезисторы (ρ_п/п=f(Ф,υ), Ф – световой поток).

• Тензорезисторы (ρ_п/п=f(p), р – давление).

• Полупроводниковые устройства с p-n переходами: диоды, транзисторы, тиристоры и т.д.

• Датчики Холла.

• Микросхемы БИС, СБИС.

3. Собственная электропроводность полупроводников.

Собственная электропроводность полупроводников – это электропроводность идеально чистого полупроводника.