1.11. Электрические свойства магнитных материалов

Удельное электрическое сопротивление ρ металлических магнитных материалов зависит от вида примесных элементов и направления намагниченности по отношению к направлению движения электронов проводимости. Электрические свойства технических Fe, Со, Ni показаны в табл. 1.1.

Таблица 1.1     

Материал	ρ,мкО · мм	Температурный коэффициент электрического сопротивления, 10-3К-1
Fe Со Ni	0,097 (20° C) 0,32 (500° C) 0,068 (0-100°C)	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 ρ_c=0,103 мкОм · м, а в плоскости перпендикулярной этой оси ρ_c=0,055 мкОм · м.

В ферритах по сравнению с металлическими ферромагнетиками удельное электрическое сопротивление много выше, сопоставимо с ρ полупроводников и может меняться в широких пределах в зависимости от состава, типа дефектов структуры, вида примесей. Так для феррита иттрия удельное сопротивление составляет 10¹⁰-10¹² Ом · м, для феррита никеля 10³-10⁵ Ом · м, для феррита лития 1 - 10 Ом · м. 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.

1.12. 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 Hс < 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 Br и коэрцитивная сила Hс материала. К магнитотвердым относят материалы с коэрцитивной силой Hс > 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 (ППГ), магнитострикционные, термомагнитные, ферриты СВЧ и др. (детальная классификация приведена в книге "Материалы электронной техники" В. В. Пасынкова и В. С. Сорокина).

1.13. 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.1.13.

рис. 1.13

Магнитная энергия в воздушном зазоре постоянного магнита будет максимальна при некоторых значениях HД и ВД. Условие

W = (BDHD)/2 = Wmax,  Дж/м3

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

Коэффициент выпуклости  ηB = (BH)max/(BrHc) характеризует форму кривой размагничивания - степень прямоугольности.

Для магнитотвердых материалов, используемых в различных областях современной техники Hc = 5 · 103 - 5 · 106 А/м, (BH/2)max = 0,5 - 200 кДж/м3, (BH)max = 1 - 400 кДж/м3.