Πού να πάρετε φερρίτη. Φερρίτης - ιδιότητες και εφαρμογή. Γενικά χαρακτηριστικά και χημική σύσταση

15.03.2024Επικεφαλίδα: Τοιχοποιία

Η ανθρωπότητα γνώρισε το ορυκτό, το οποίο έλκεται από τα προϊόντα χάλυβα, τον 3ο αιώνα π.Χ. Οι άνθρωποι έμειναν έκπληκτοι, αλλά δεν υπήρξε περαιτέρω ανάπτυξη μεθόδων για τη χρήση του. Η δεύτερη γέννηση του φερρίτη συνέβη μετά την ανακάλυψη της πυξίδας. Ένα κομμάτι ορυκτού στερεωμένο σε μια πλωτή σανίδα στραμμένο πάντα προς μια κατεύθυνση, διευκολύνοντας τους ναυτικούς να βρουν τη σωστή κατεύθυνση.

Ο Ferrite έλαβε την τελική αναγνώριση αφού ο Faraday δημοσίευσε τη θεωρία του για την αλληλεπίδραση ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων. Αυτό επέτρεψε στον κόσμο να ρίξει μια νέα ματιά στις ιδιότητες και τις χρήσεις του φερρίτη. Τι είδους υλικό είναι λοιπόν αυτό και γιατί είναι τόσο ενδιαφέρον για τα ραδιοηλεκτρονικά.

Γενικά χαρακτηριστικά και χημική σύσταση

Οι φερρίτες είναι ένα κράμα οξειδίου του σιδήρου με το οξείδιο ενός άλλου σιδηρομαγνητικού μετάλλου: χαλκού, ψευδαργύρου, κοβαλτίου, νικελίου κ.λπ. Σε βιομηχανικές εφαρμογές, οι ακόλουθοι τύποι φερριτών είναι πιο διαδεδομένοι:

Νικέλιο-ψευδάργυρος φερρίτης. Έχουν ιδιότητες υψηλής ηλεκτρικής ειδικής αντίστασης, γεγονός που τα καθιστά πιο πλεονεκτικά για χρήση σε συχνότητες από 500 KHz έως 200 MHz.
Μαγνήσιο-μαγγάνιο. Χρησιμοποιούνται κατά την εργασία με συχνότητες ήχου.
Μαγγάνιο - ψευδάργυρος. Αυτός ο τύπος έχει τις μικρότερες απώλειες δινορευμάτων.

Ιδιότητες και Χαρακτηριστικά

Πρόκειται για ημιαγωγούς των οποίων η ικανότητα να μεταφέρουν ρεύμα αυξάνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας. Η πυκνότητα των φερριτών εξαρτάται από τη μάρκα και κυμαίνεται από 4000 έως 5000 kg/m3. Οι φερρίτες έχουν ενισχυμένες θερμοφυσικές ιδιότητες. Ο συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας είναι 4,1 W/(m K). Θερμοχωρητικότητα 600-900 J\kg*K.

Το κύριο πλεονέκτημα των κραμάτων φερρίτη είναι η παρουσία αυξημένης ηλεκτρικής ειδικής αντίστασης με συνδυασμό υψηλών μαγνητικών ιδιοτήτων. Η πιο συμφέρουσα χρήση του φερρίτη θα είναι με τέτοια χαρακτηριστικά απόδοσης όπως χαμηλές τιμές επαγωγής και υψηλές συχνότητες.

Σε χαμηλές συχνότητες, η σχετική διηλεκτρική σταθερά του φερρίτη αυξάνεται. Με την ταυτόχρονη παρουσία υψηλής μαγνητικής διαπερατότητας, αυτό μπορεί να οδηγήσει σε υπέρθεση κυμάτων μεταξύ τους. Ως αποτέλεσμα, εμφανίζεται ογκομετρικός συντονισμός, στον οποίο τα δινορεύματα αυξάνονται σημαντικά και, κατά συνέπεια, οι απώλειες.

Η υποβάθμιση των μαγνητικών ιδιοτήτων στους φερρίτες συμβαίνει για τους ακόλουθους λόγους:

Μηχανική επίδραση στο κράμα φερρίτη. Ο σχηματισμός ρωγμών στην επιφάνεια του μαγνητικού πυρήνα μπορεί να οδηγήσει σε αλλαγή στο πρόσημο του μαγνητικού πεδίου. Ιδιαίτερα επικίνδυνες είναι οι δυνάμεις των οποίων τα διανύσματα κατευθύνονται παράλληλα ή κάθετα σε γραμμές μαγνητικού πεδίου.
Ταυτόχρονη εφαρμογή σταθερών και εναλλασσόμενων πεδίων. Οι συχνότητες αλληλοεπικαλύπτονται, γεγονός που ως αποτέλεσμα αυξάνει την πιθανότητα σχηματισμού συντονισμού.
Η υπέρβαση των ορίων θερμοκρασίας λειτουργίας σύμφωνα με τις συνθήκες λειτουργίας οδηγεί στην εμφάνιση υπολειπόμενης μαγνητικής διαπερατότητας του φερρίτη. Υπάρχει επίσης αστάθεια στις μαγνητικές ιδιότητες των φερριτών όταν εκτίθενται σε θετικές θερμοκρασίες για μεγάλο χρονικό διάστημα.
Η αυξημένη υγρασία μπορεί να προκαλέσει αλλαγές στις ηλεκτρικές αγώγιμες ιδιότητες του φερρίτη, οι οποίες, με τη σειρά τους, συμβάλλουν σε αυξημένες απώλειες. Εξαιτίας αυτού, οι φερρίτες που λειτουργούν σε συχνότητες άνω των 3 MHz και σε συνθήκες υψηλής υγρασίας απαιτούν την εφαρμογή στεγανοποιητικού υλικού στην επιφάνειά τους.
Η ακτινοβολία μειώνει σημαντικά τα μαγνητικά χαρακτηριστικά και τις ηλεκτρικές ιδιότητες των φερριτών, ιδιαίτερα των φερριτικών κραμάτων με βάση το μαγγάνιο και τον ψευδάργυρο.

Ο φερρίτης έχει ασήμαντες μηχανικές ιδιότητες. Δεν διαφέρουν ούτε σε αντοχή ούτε σε ολκιμότητα.

Το μέτρο ελαστικότητας είναι κατά μέσο όρο 45.000 MPa. Ο συντελεστής διάτμησης των κραμάτων φερρίτη είναι 5500 MPa. Η αντοχή σε εφελκυσμό είναι 120 MPa. Συμπίεση 900 MPa. Η τιμή του συντελεστή Punch κυμαίνεται από 0,25-0,45.

Εφαρμογές

Λόγω των παραπάνω ιδιοτήτων, ο κύριος καταναλωτής των φερριτών είναι τα ραδιοηλεκτρονικά. Η χρήση ενός συγκεκριμένου κράματος φερρίτη περιορίζεται από την τιμή των κρίσιμων συχνοτήτων, πέρα από τις οποίες αυξάνει τις απώλειες και μειώνει τις λειτουργικές ιδιότητες, ιδιαίτερα τη μαγνητική διαπερατότητα. Τα κράματα φερρίτη χωρίζονται σε:

Γενική βιομηχανική χρήση (400NN, 1000NM, 1500NM). Σύμφωνα με τις μαγνητικές τους ιδιότητες, ταξινομούνται ως φερρίτες υψηλής συχνότητας. Η μαγνητική διαπερατότητα των κραμάτων φερρίτη κυμαίνεται από 100 έως 4000. Τέτοιοι πυρήνες φερρίτη χρησιμοποιούνται σε συχνότητες έως 30 MHz. Το πεδίο εφαρμογής τους περιλαμβάνει επίσης την κατασκευή πυρήνων μαγνητικής κεραίας, μετασχηματιστών και άλλου εξοπλισμού που δεν απαιτεί αυξημένες ιδιότητες αντοχής στη θερμοκρασία.
Θερμικά σταθερό. Περιέχουν τύπους υψηλής συχνότητας (20VN, 7VN) και χαμηλής συχνότητας (1500NM3, 1500NM1). Οι κύριες ιδιότητές τους είναι ο υψηλής ποιότητας παράγοντας και η σταθερή αρχική μαγνητική διαπερατότητα. Επιπλέον, αυτά τα φερριτικά κράματα σε λειτουργία διακρίνονται από ιδιότητες όπως ένας χαμηλός συντελεστής σχετικής θερμοκρασίας μαγνητικής διαπερατότητας. Οι φερρίτες χαμηλής συχνότητας χρησιμοποιούνται στην εργασία με ασθενή πεδία και συχνότητες έως 2,9 MHz και υψηλής συχνότητας έως 99 MHz. Χρησιμεύουν κυρίως ως πρώτες ύλες για πυρήνες θωράκισης και πυρήνες κεραιών.
Οι φερρίτες είναι εξαιρετικά διαπερατοί (6000NM1, 6000NM, 4000NM). Χαρακτηριστικές ιδιότητες είναι η αυξημένη αρχική μαγνητική διαπερατότητα σε χαμηλές συχνότητες και ο υψηλός συντελεστής ποιότητας. Τα παραπάνω φερριτικά κράματα χρησιμοποιούνται στην κατασκευή στατικών μετατροπέων και διαιρετών τάσης. Οι μαγνητικές ιδιότητες των φερριτών καθιστούν δυνατή την αντικατάσταση σπάνιων πυρήνων μόνιμου κράματος σε αυτές τις συσκευές.
Για τηλεοπτικό εξοπλισμό (4000NMS, 3500NMS1). Τα κράματα φερρίτη αυτής της κατηγορίας έχουν χαμηλές απώλειες στις συχνότητες που χρησιμοποιούνται στον τηλεοπτικό εξοπλισμό. Επίσης, μεταξύ των ιδιοτήτων τους είναι η αυξημένη μαγνητική επαγωγή σε υψηλές θερμοκρασίες. Οι πυρήνες μετασχηματιστών και οι πυρήνες ειδικών μονάδων τηλεόρασης κατασκευάζονται από αυτούς τους φερρίτες.
Φερρίτες παλμικών μετασχηματιστών (300NNI, 300NNI1). Η ιδιαιτερότητα αυτών των κραμάτων είναι η χρήση - λειτουργία τους στον τρόπο παλμικής μαγνήτισης. Η κύρια εφαρμογή των φερριτών είναι η κατασκευή πυρήνων παλμικού μετασχηματιστή.
Για την παραγωγή κυκλωμάτων για συσκευές ραδιομηχανικής (10VNP, 35VNP). Οφείλουν τη χρήση τους στα ραδιοηλεκτρονικά σε ιδιότητες όπως ο συντελεστής συντονισμού υψηλής συχνότητας και οι χαμηλές απώλειες όταν λειτουργούν σε συχνότητες έως 250 MHz. Η κύρια τεχνική τους εφαρμογή είναι στους πυρήνες των κυκλωμάτων συντονισμένων με μαγνήτιση.
Για μετασχηματιστές ευρείας ζώνης. Οι ενοποιητικές ιδιότητες είναι ο παράγοντας υψηλής ποιότητας, η χαμηλή μη γραμμική παραμόρφωση και το υψηλότερο σημείο Κιουρί. Οι πιο δημοφιλείς φερρίτες αυτής της κατηγορίας σε χρήση είναι οι 200VNS, 90VNS και 50VNS. Οι ιδιότητές τους κατέστησαν δυνατή την εύρεση εφαρμογών όπως η κατασκευή πυρήνων για μετασχηματιστές ευρυζωνικότητας.
Για μαγνητικές κεφαλές. Τα κράματα φερρίτη αυτής της κατηγορίας παράγονται με βάση φερρίτες νικελίου-ψευδαργύρου: 500NT και 1000NT. Η πρόσκρουση των πυρήνων με έναν φορέα πληροφοριών απαιτεί την παρουσία μιας επιφάνειας ελάχιστου πορώδους στους φερρίτες.
Για μαγνητική θωράκιση. Αυτό περιλαμβάνει 2 μάρκες: 800VNRP και 200VNRP. Οι πυρήνες φερρίτη αυτών των κραμάτων χρησιμοποιούνται σε συσκευές ραδιοαπορρόφησης για την εξάλειψη των ραδιοπαρεμβολών.
Για αισθητήρες (1200NN, 1200NN1 και 1200NN2). Οι χαρακτηριστικές ιδιότητες αυτών των φερριτών είναι η αυξημένη θερμική ευαισθησία και η υψηλή μαγνητική διαπερατότητα. Αυτό τους επέτρεψε να χρησιμοποιηθούν στην παραγωγή θερμικών ρελέ.

Φερρίτεςείναι ένα σιδηρομαγνητικό κεραμικό που συνδυάζει υψηλές μαγνητικές ιδιότητες και υψηλή ηλεκτρική ειδική αντίσταση και, ως εκ τούτου, χαμηλές απώλειες δινορευμάτων. Αυτό τους επιτρέπει να χρησιμοποιούνται στις περιοχές υψηλής συχνότητας και μικροκυμάτων, π.χ. όπου δεν μπορούν πλέον να χρησιμοποιηθούν μεταλλικά μαλακά μαγνητικά υλικά.

Οι φερρίτες είναι πολύπλοκα συστήματα οξειδίων του σιδήρου και δισθενούς (συνήθως μονοσθενούς) μετάλλου, με τον γενικό τύπο MeO*Fe 2 O 3. Χρησιμοποιείται ως μέταλλο Ni, Mn, Co, Fe, Zn, Cd, Liκαι άλλα, που δίνουν το όνομα στον φερρίτη. Για παράδειγμα, NiO*Fe 2 O 3– φερρίτης νικελίου, ZnO*Fe 2 O 3– φερρίτης ψευδάργυρου. Οι φερρίτες που χρησιμοποιούνται στην τεχνολογία ονομάζονται επίσης οξυσφαίρες. Πρόσφατα χρησιμοποιούνται ευρέως οι φερρίτες με τη γενική φόρμουλα 3Me 2 O 3 *5Fe 2 O 3(Οπου Meh– δισθενές ή τρισθενές μέταλλο).

Οι ιδιότητες των φερριτών και, κατά συνέπεια, των προϊόντων που παράγονται από αυτούς εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από τη σύνθεση και την τεχνολογία παραγωγής τους. Η βιομηχανία χρησιμοποιεί την απλούστερη τεχνολογία, η οποία αποτελείται από πυροσυσσωμάτωση οξειδίων σε υψηλές θερμοκρασίες: ένας πλαστικοποιητής (συνήθως διάλυμα πολυβινυλικής αλκοόλης) προστίθεται στην παρασκευασμένη σκόνη φερρίτη, που αποτελείται από καμένα οξείδια των αντίστοιχων μετάλλων, λεπτώς αλεσμένα και καλά αναμεμειγμένα, και Η προκύπτουσα μάζα συμπιέζεται κάτω από προϊόντα υψηλής πίεσης του απαιτούμενου σχήματος και τα πυροδοτεί σε θερμοκρασία 1100 - 1400 o C. Κατά τη διαδικασία ψησίματος σχηματίζεται φερρίτης, ο οποίος είναι ένα στερεό διάλυμα οξειδίων. Σε αυτή την περίπτωση, εμφανίζεται συρρίκνωση, η οποία μπορεί να είναι 10-20%. Είναι πολύ σημαντικό το ψήσιμο να γίνεται σε οξειδωτική ατμόσφαιρα (συνήθως αέρα). Η παρουσία ακόμη και μικρής ποσότητας υδρογόνου μπορεί να προκαλέσει μερική μείωση των οξειδίων, η οποία θα οδηγήσει σε αυξημένες μαγνητικές απώλειες. Τα προκύπτοντα προϊόντα φερρίτη είναι σκληρά, εύθραυστα και δεν επιτρέπουν καμία μηχανική επεξεργασία εκτός από λείανση και στίλβωση.

Οι φερρίτες έχουν ένα προσωποκεντρικό, πυκνά συσκευασμένο κρυσταλλικό πλέγμα στο οποίο τα ιόντα οξυγόνου σχηματίζουν τετράεδρα και οκτάεδρα. Το μεταλλικό ιόν βρίσκεται στο κέντρο του τετραέδρου. Αν αυτό το ιόν είναι Fe 2+, το υλικό έχει μαγνητικές ιδιότητες. Ένα παράδειγμα τέτοιων υλικών είναι το νικέλιο ( NiO*Fe 2 O 3) και μαγγάνιο ( MnO*Fe 2 O 3) φερρίτες. Αν αυτό το ιόν είναι Zn 2+ή Cd 2+, μη μαγνητικός ψευδάργυρος ( ZnO*Fe 2 O 3) ή κάδμιο ( CdO*Fe 2 O 3) φερρίτης. Αυτά τα φαινόμενα εξηγούνται από το γεγονός ότι στους φερρίτες υπάρχει μια έμμεση αλληλεπίδραση ανταλλαγής μεταξύ των μαγνητικών ροπών γειτονικών ατόμων, η οποία οδηγεί στον αντιπαράλληλο προσανατολισμό τους. Από αυτή την άποψη, με μαγνητικούς όρους, το κρυσταλλικό πλέγμα των φερριτών μπορεί να αναπαρασταθεί ως αποτελούμενο από δύο υποπλέγματα που έχουν αντίθετες κατευθύνσεις από τις μαγνητικές ροπές των ιόντων (ατόμων). Στον μαγνητικό φερρίτη, η μαγνήτιση των υποδικτυωμάτων δεν είναι η ίδια, με αποτέλεσμα μια ολική αυθόρμητη μαγνήτιση και σε έναν μη μαγνητικό φερρίτη η συνολική μαγνήτιση είναι μηδέν.

Οι μαλακοί μαγνητικοί φερρίτες περιλαμβάνουν κυρίως δύο ομάδες φερριτών: νικέλιο-ψευδάργυρος και μαγγάνιο-ψευδάργυρος, τα οποία είναι συστήματα τριών συστατικών NiO – ZnO – Fe 2 O 3Και MnO – ZnO – Fe 2 O 3.

Η σήμανση των μαλακών μαγνητικών φερριτών βασίζεται στην τιμή της αρχικής μαγνητικής διαπερατότητας. Ο πρώτος αριθμός στον χαρακτηρισμό της ποιότητας φερρίτη υποδεικνύει την ονομαστική τιμή του Mn. Το γράμμα H ή B που ακολουθεί υποδηλώνει υλικό χαμηλής ή υψηλής συχνότητας. Ακολουθεί ένα γράμμα που δείχνει τη σύνθεση του φερρίτη: H – νικέλιο-ψευδάργυρος, M – μαγγάνιο-ψευδάργυρος. Για παράδειγμα, ο βαθμός 2000NM σημαίνει φερρίτη μαγγανίου-ψευδαργύρου χαμηλής συχνότητας με Mn = 2000.

Σε ορισμένες περιπτώσεις, προστίθεται ένα γράμμα στο τέλος της σήμανσης, το οποίο υποδεικνύει την περιοχή της κύριας χρήσης αυτού του βαθμού φερρίτη: C - σε ισχυρά πεδία, P - σε κυκλώματα που συντονίζονται με μαγνήτιση, T - για μαγνητικές κεφαλές, RP - για συσκευές ραδιοαπορρόφησης.

Ειδικοί δείκτες στη σήμανση αυτών των φερριτών - οι αριθμοί 1, 2 και 3, που τοποθετούνται στο τέλος της ονομασίας, υποδεικνύουν διαφορές στις ιδιότητες.

Τα κύρια μειονεκτήματα των φερριτών είναι η δυσκολία απόκτησης των ακριβών διαστάσεων των προϊόντων λόγω της μεγάλης συρρίκνωσης κατά την όπτηση (έως 20%), η ανεπαρκώς υψηλή αναπαραγωγιμότητα των μαγνητικών ιδιοτήτων, οι χαμηλές τιμές επαγωγής κορεσμού και η θερμοκρασία Curie, η χαμηλή σταθερότητα του μαγνητικού παραμέτρων με την πάροδο του χρόνου.

Oxyphheres. Έτσι το λένε διαφορετικά φερρίτες. Είναι φερρίτες, αφού η έννοια χαρακτηρίζει μια ομάδα ορυκτών, και όχι μια μεμονωμένη πέτρα. Αν θυμηθούμε ότι το "ferrum" είναι η επιστημονική ονομασία, είναι εύκολο να καταλάβουμε ότι τα οξυσφαιρίδια είναι ενώσεις, αλλά με τι;

Η λέξη "oxy" θα βοηθήσει εδώ, υποδεικνύοντας οξυγόνο. Δηλαδή μιλάμε για οξείδια του σιδήρου. Ωστόσο, σε αυτό φόρμουλα φερρίτηδεν τελειώνει. Θα εξετάσουμε τις αποχρώσεις στο πρώτο κεφάλαιο.

Τι είναι ο φερρίτης

Εξωτερικά, οι φερρίτες μοιάζουν με χαλαρούς. Σε φυσική κατάσταση. Η χρωματική γκάμα των ορυκτών συνήθως συνδέεται με τόνους και.

Οποιοσδήποτε φερρίτης περιέχει επίσης στη δομή του ένα οξείδιο άλλου μετάλλου. Αυτό το μέταλλο πρέπει να είναι σιδηρομαγνητικό, δηλαδή να έχει μαγνητικές ιδιότητες απουσία μαγνητικού πεδίου.

Οι ουσίες της ομάδας είναι εύκολα διαπερατές στα κύματα της. Ο σίδηρος, παρεμπιπτόντως, είναι σιδηρομαγνητικός. Στις οξυσφαίρες, το στοιχείο επιλέγει ένα παρόμοιο ζεύγος για τον εαυτό του, για παράδειγμα, σε συνδυασμό με το ίδιο οξυγόνο.

Για να είμαστε δίκαιοι, θα ανακοινώσουμε ολόκληρη τη λίστα των σιδηρομαγνητικών μετάλλων. Σε αυτά που έχουν ήδη υποδειχθεί, προστίθεται. Τα υπόλοιπα ονόματα δεν ακούγονται. Ας ξεκινήσουμε με το γαδολίνιο - στοιχείο της 3ης ομάδας του πίνακα.

Αυτή η ομάδα περιλαμβάνει επίσης το χόλμιο και το έρβιο. Αποδεικνύεται ότι το μεγαλύτερο μέρος των σιδηρομαγνητών είναι λανθανίδες, δηλαδή 15 στοιχεία που βρίσκονται μετά το λανθάνιο.

Ωστόσο, λόγω κόστους ή επικράτησης, μόνο λίγα είναι διαθέσιμα. Ας επιστρέψουμε όμως από το συγκεκριμένο στο γενικό. Έχει ο φερρίτης σιδηρομαγνητικές ιδιότητες και ποιες είναι γενικά οι ιδιότητές του;

Ιδιότητες φερρίτη

Έτσι, η δομή του φερρίτη καταλήγει πάντα στον τύπο MeOFe2O3. Οι συνδέσεις δεν είναι μεταλλικές, αλλά είναι μαλακές μαγνητικές. Αυτό σημαίνει ότι τα υλικά είναι ικανά να μαγνητιστούν μέχρι κορεσμού και ακόμη και να επαναμαγνητιστούν σε ασθενές πεδίο.

Αλλά δεν παρουσιάζουν υπερβολική αγωγιμότητα. Μαγνητικός φερρίτης- αυτό δεν είναι μέταλλο και είναι κατώτερο από αυτό στην ικανότητα μετάδοσης ρεύματος, ωστόσο, δεν στερείται εντελώς. Οι περισσότερες από τις ουσίες της ομάδας είναι ημιαγωγοί.

Καταλαμβάνοντας μια ενδιάμεση θέση μεταξύ μετάλλων και διηλεκτρικών, οι φερρίτες αρχίζουν να μεταφέρουν το ρεύμα καλύτερα όταν θερμαίνονται. Όταν πέφτει η θερμοκρασία, τα οξυσφαιρίδια μπορούν να μετατραπούν σε διηλεκτρικά.

Τώρα, στο θέμα της σιδηρομαγνητικότητας. Μόνο ορισμένες ουσίες της ομάδας το διατηρούν. Έτσι, ο φερρίτης είναι σιδηρομαγνητικός, αλλά ο οξυφορέας νικελίου δεν είναι. Ωστόσο, υπάρχουν και σύνθετοι φερρίτες. Είναι ένας συνδυασμός δύο απλών - ενός σιδηρομαγνητικού και ενός απλού.

Οι μαγνητικές ιδιότητες των σύνθετων οξυσφαιρίων είναι πιο έντονες, κάτι που εκμεταλλεύονται οι βιομήχανοι. Πού ακριβώς είναι χρήσιμες οι ιδιότητες των φερρίτων και ποιες ακριβώς, θα σας πούμε στο επόμενο κεφάλαιο.

Εφαρμογές Φερρίτη

Ας ξεκινήσουμε με ένα γνωστό παράδειγμα. Εξετάζουμε τα καλώδια των οθονών, των βιντεοκάμερων και άλλου εξοπλισμού υπολογιστών. Υπάρχουν κύλινδροι σε μερικά από τα καλώδια. Είναι καλυμμένα με πλαστικό, αλλά το εσωτερικό τους είναι φερρίτης.

Το υλικό λειτουργεί ως οθόνη, αντανακλώντας το εξωτερικό μαγνητικό πεδίο και μπλοκάροντας ό,τι προέρχεται από τα καλώδια. Αυτό εξασφαλίζει σταθερή λειτουργία του εξοπλισμού, εξαλείφοντας την παραμόρφωση του σήματος.

Εάν έχετε εξοπλισμό ήχου στο σπίτι, για παράδειγμα, μαγνητόφωνα, μπορείτε να τους ρίξετε μια ματιά. Ας δούμε τις κεφαλές ηχογράφησης. Είναι κατασκευασμένα από φερρίτη. Χρησιμοποιούνται μονοκρύσταλλα. Αυτοί, όπως και οι κύλινδροι στα καλώδια των υπολογιστών, εξαλείφουν την επίδραση των παρεμβολών στο σήμα. Αυτός είναι ο λόγος που ο ήχος είναι καθαρός.

Στην μηχανική ήχου, εντοπίζεται κυρίως χάλυβας φερρίτη. Υπάρχει επίσης σε εξοπλισμό βίντεο. Η διαδικασία εγγραφής βίντεο σε αυτό «δένεται» με μαγνητική κίνηση.

Η ταχύτητα αυτής της κίνησης είναι υψηλή και επομένως η κεφαλή εγγραφής πρέπει να είναι ανθεκτική στη φθορά. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο οι κατασκευαστές αγοράζουν μονοκρυστάλλους φερρίτη. Είναι διαφορετικών τροποποιήσεων.

Αν κοιτάξετε στα τεχνικά δωμάτια, πιθανότατα θα βρείτε μετασχηματιστής φερρίτη. Δαχτυλίδιααπό οξείδιο του σιδήρου με οξείδια άλλων μετάλλων χρησιμεύουν ως πυρήνας σε αυτό.

Το εξάρτημα αυξάνει την επαγωγή του μαγνητικού πεδίου αρκετές χιλιάδες φορές. Μιλάμε για την επίδρασή του στα φορτισμένα σωματίδια. Ως αποτέλεσμα, η συσκευή μεταδίδει περισσότερη ισχύ από ό,τι θα μπορούσε με έναν πυρήνα μη φερρίτη.

Δαχτυλίδι πυρήνες φερρίτηβρέθηκαν όχι μόνο σε μετασχηματιστές, αλλά και σε άλλα ηλεκτρονικά. Τα μέρη είναι είτε χυτά είτε σύνθετα. Τα τελευταία είναι η σύνδεση δύο μισών.

Είναι πιο εύκολο να τυλίξετε σύρμα πάνω τους. Στην περίπτωση των μονολιθικών πυρήνων, αυτό είναι προβληματικό. Ως εκ τούτου, τα συνδυασμένα μοντέλα είναι πιο κοινά. Προσπαθούν να κάνουν το κενό μεταξύ των μισών όσο το δυνατόν μικρότερο. Διαφορετικά, χάνεται η αποτελεσματικότητα του εξαρτήματος.

Ο φερρίτης χρησιμοποιείται επίσης στην κατασκευαστική βιομηχανία. Εδώ κάνουν με βάση οξείδια μετάλλων τσιμεντίτης. Φερρίτηςκατά κανόνα περιέχει μια ένωση οξειδίων του σιδήρου και. Ωστόσο, υπάρχουν και άλλες επιλογές.

Για παράδειγμα, ο φερρίτης εισάγεται στο τσιμέντο Πόρτλαντ. Ο τύπος του υδραυλικού μείγματος διακρίνεται από την ικανότητά του να αυξάνει την αντοχή του όταν στερεοποιείται στον ανοιχτό αέρα.

Τέλος, σημειώνουμε ότι η υψηλή θερμοκρασία φερρίτης ωστενίτης, ή άλλα είδη υλικού, μπορούν να λειτουργήσουν ως συνηθισμένα. Έχει ήδη επισημανθεί ότι σε χαμηλά εξωτερικά πεδία, τα οξείδια εμφανίζουν σιδηρομαγνητικές ιδιότητες.

Είναι επίσης εγγενείς στους μαγνήτες. Η κατεύθυνση μαγνήτισης των υποδικτυωμάτων στη δομή των υλικών συμπίπτει. Και στις δύο περιπτώσεις, είναι 180 μοίρες. Αλλά με τους φερρίτες η γωνία μπορεί να αλλάξει.

Απαραίτητη προϋπόθεση είναι η ενεργή ενίσχυση των εξωτερικών πεδίων. Η μαγνήτιση των υποδικτυωμάτων γίνεται μικρότερη και ο... φερρίτης περνά στην κατηγορία των αντισιδηρομαγνητών.

Έτσι, εάν υπάρχει σύγχυση στις έννοιες και πολλοί άνθρωποι τις μπερδεύουν, θυμηθείτε ότι ο ήρωας είναι ένα είδος μεταβατικού σταδίου μεταξύ 100% μαγνητών και πλήρεις αντισιδηρομαγνήτες.

Παραγωγή φερρίτη

Στη βιομηχανία υπολογισμός φερρίτηπραγματοποιούνται σύμφωνα με μεθόδους κοντά στην παραγωγή κεραμικών ή σύμφωνα με σχήματα που χρησιμοποιούνται στη μεταλλουργία σκόνης. Κατά συνέπεια, το μίγμα αναμιγνύεται πρώτα.

Αυτό είναι το όνομα που δόθηκε στο αρχικό μείγμα οξειδίων μετάλλων. Στη συνέχεια, οι περιττές ακαθαρσίες διαλύονται. Αυτή είναι μια θερμική διαδικασία, κατά συνέπεια, το μείγμα θερμαίνεται. Ύστερα κατακάθονται και συνεχίζουν να δουλεύουν με τη χρήσιμη σύνθεση.

Σημειώστε ότι είναι δυνατό αγοράστε φερρίτες, στην παραγωγή των οποίων δεν συμμετείχαν μόνο οξείδια μετάλλων, αλλά και διοξείδιο του άνθρακα. Η παρουσία τους δεν επηρεάζει τις αρχικές παραμέτρους του προϊόντος.

Ο λόγος είναι η ίδια η διάλυση και αφαίρεση περιττών στοιχείων από τη χρέωση. Δηλαδή, κατά τη διάρκεια της παραγωγικής διαδικασίας, οι τεχνολόγοι εξακολουθούν να φτάνουν στον τυπικό φερρίτη, άρα και στο πρότυπο του. Ας τη γνωρίσουμε.

Τιμή φερρίτη

Ο φερρίτης εξαρτάται από το σχήμα του. Για παράδειγμα, αγοράζουμε έτοιμο. Με παραμέτρους 9 επί 7 επί 1,5 εκατοστά, κοστίζει περίπου 160. Ένας έτοιμος πυρήνας συνήθως αδειάζει την τσέπη σας κατά αρκετές χιλιάδες. Το ακριβές εξαρτάται και από το μέγεθος. Το κόστος και ο σκοπός του εξαρτήματος και ο τύπος του κράματος που χρησιμοποιείται σε αυτό επηρεάζουν το κόστος και τον σκοπό του εξαρτήματος.

Πιο συγκεκριμένα, οι πυραμιδικοί απορροφητές φερρίτη για θαλάμους χωρίς ηχώ κοστίζουν περίπου 1.600 ρούβλια. Αλλά, υπάρχουν επίσης μοντέλα για 1.000 ή, αντίθετα, 4.000 ρούβλια.

Ένας κύλινδρος φερρίτη για ένα καλώδιο υπολογιστή θα κοστίσει μόνο μερικές εκατοντάδες. Το εξάρτημα έχει μάνδαλο. Επομένως, δεν θα είναι δύσκολο να τοποθετήσετε μόνοι σας τον κύλινδρο στο σύρμα. Ορισμένα μοντέλα κοστίζουν μόνο 110 ρούβλια.

Για μικροσκοπικά κενά ηλεκτρονικών, μερικές φορές ζητούν μόνο μερικά ρούβλια. Για παράδειγμα, αυτό είναι πόσα δίνουν για καλάμια 3 εκατοστών. Πωλούνται κυρίως χύμα. Ελάχιστη αποστολή – 300 τεμάχια. Ωστόσο, μπορείτε να βρείτε το ανταλλακτικό και στη λιανική. Αλλά εκεί η ράβδος κοστίζει 6-15 ρούβλια.

Καθένας από εμάς έχει δει μικρούς κυλίνδρους σε καλώδια ρεύματος ή καλώδια συντονισμού για ηλεκτρονικές συσκευές. Μπορούν να βρεθούν στα πιο κοινά συστήματα υπολογιστών, τόσο στο γραφείο όσο και στο σπίτι, στα άκρα των καλωδίων που συνδέουν τη μονάδα συστήματος με το πληκτρολόγιο, το ποντίκι, την οθόνη, τον εκτυπωτή, τον σαρωτή κ.λπ. Αυτό το στοιχείο ονομάζεται " δακτύλιος φερρίτη» (ή φίλτρο φερρίτη). Σε αυτό το άρθρο θα κατανοήσουμε τον σκοπό για τον οποίο οι κατασκευαστές υπολογιστών και εξοπλισμού υψηλής συχνότητας εξοπλίζουν τα καλωδιακά προϊόντα τους με τα αναφερόμενα στοιχεία.

Φυσικές ιδιότητες

Ο φερρίτης είναι ένα σιδηρομαγνητικό υλικό που δεν άγει ηλεκτρικό ρεύμα, δηλαδή είναι ουσιαστικά ένας μαγνητικός μονωτήρας. Δεν δημιουργούνται σε αυτό το υλικό και ως εκ τούτου επαναμαγνητίζεται πολύ γρήγορα - σε βάθος χρόνου με τη συχνότητα των εξωτερικών ηλεκτρομαγνητικών πεδίων. Αυτή η ιδιότητα υλικού αποτελεί τη βάση για την αποτελεσματική προστασία των ηλεκτρονικών συσκευών. Ένας δακτύλιος φερρίτη που τοποθετείται σε ένα καλώδιο μπορεί να δημιουργήσει υψηλή ενεργή αντίσταση για ρεύματα κοινής λειτουργίας.

Αυτό το υλικό σχηματίζεται από έναν χημικό συνδυασμό οξειδίων σιδήρου με οξείδια άλλων μετάλλων. Έχει μοναδικά μαγνητικά χαρακτηριστικά και χαμηλή ηλεκτρική αγωγιμότητα. Χάρη σε αυτό, οι φερρίτες δεν έχουν πρακτικά ανταγωνιστές μεταξύ άλλων μαγνητικών υλικών στην τεχνολογία υψηλής συχνότητας. Οι δακτύλιοι φερρίτη 2000nm αυξάνουν σημαντικά την επαγωγή του καλωδίου (πολλές εκατοντάδες ή χιλιάδες φορές), γεγονός που εξασφαλίζει την καταστολή των παρεμβολών υψηλής συχνότητας. Αυτό το στοιχείο τοποθετείται στο κορδόνι κατά την παραγωγή του ή, κομμένο σε δύο ημικύκλια, τοποθετείται στο σύρμα αμέσως μετά την κατασκευή του. Το φίλτρο φερρίτη συσκευάζεται σε πλαστική θήκη. Αν το ανοίξετε, μπορείτε να δείτε ένα κομμάτι μετάλλου μέσα.

Χρειάζεστε φίλτρο φερρίτη; Ή μήπως αυτό είναι άλλη μια εξαπάτηση;

Οι υπολογιστές είναι πολύ «θορυβώδεις» (με ηλεκτρομαγνητικούς όρους) συσκευές. Έτσι, η μητρική πλακέτα μέσα στη μονάδα συστήματος είναι ικανή να ταλαντώνεται με συχνότητα ενός kilohertz. Το πληκτρολόγιο διαθέτει μικροτσίπ που λειτουργεί και σε υψηλές συχνότητες. Όλα αυτά οδηγούν στη λεγόμενη δημιουργία ραδιοφωνικού θορύβου κοντά στο σύστημα. Στις περισσότερες περιπτώσεις, εξαλείφονται θωρακίζοντας την πλακέτα από ηλεκτρομαγνητικά πεδία με μεταλλική θήκη. Ωστόσο, μια άλλη πηγή θορύβου είναι τα χάλκινα καλώδια που συνδέουν διάφορες συσκευές. Ουσιαστικά λειτουργούν ως μακριές κεραίες που λαμβάνουν σήματα από τα καλώδια άλλου ραδιοτηλεοπτικού εξοπλισμού και επηρεάζουν τη λειτουργία της συσκευής «τους». Το φίλτρο φερρίτη εξαλείφει τον ηλεκτρομαγνητικό θόρυβο και τα σήματα εκπομπής. Αυτά τα στοιχεία μετατρέπουν τους ηλεκτρομαγνητικούς κραδασμούς υψηλής συχνότητας σε θερμική ενέργεια. Γι' αυτό και τοποθετούνται στις άκρες των περισσότερων καλωδίων.

Πώς να επιλέξετε το σωστό φίλτρο φερρίτη

Για να εγκαταστήσετε έναν δακτύλιο φερρίτη σε ένα καλώδιο με τα χέρια σας, πρέπει να κατανοήσετε τους τύπους αυτών των προϊόντων. Εξαρτάται άλλωστε από τον τύπο του σύρματος και το πάχος του ποιο φίλτρο (από ποιο υλικό) θα χρειαστεί να χρησιμοποιηθεί. Για παράδειγμα, ένας δακτύλιος που είναι εγκατεστημένος σε ένα καλώδιο πολλαπλών πυρήνων (καλώδιο τροφοδοσίας, καλώδιο δεδομένων, βίντεο ή διασύνδεση USB) δημιουργεί έναν λεγόμενο μετασχηματιστή κοινής λειτουργίας σε αυτήν την ενότητα, μεταδίδοντας αντιφασικά σήματα που μεταφέρουν χρήσιμες πληροφορίες και επίσης αντικατοπτρίζει κοινές - παρεμβολές λειτουργίας. Σε αυτήν την περίπτωση, δεν πρέπει να χρησιμοποιείται απορροφητικός φερρίτης για να αποφευχθεί η διακοπή της μετάδοσης πληροφοριών, αλλά ένα σιδηροϋλικό υψηλότερης συχνότητας. Αλλά είναι προτιμότερο να επιλέγετε δακτυλίους φερρίτη από ένα υλικό που θα διαλύει τις παρεμβολές υψηλής συχνότητας αντί να τις ανακλά πίσω στο σύρμα. Όπως μπορείτε να δείτε, ένα εσφαλμένα επιλεγμένο προϊόν μπορεί να επιδεινώσει την απόδοση της συσκευής σας.

Κύλινδροι φερρίτη

Οι παχείς κύλινδροι φερρίτη αντιμετωπίζουν πιο αποτελεσματικά τις παρεμβολές. Ωστόσο, πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι τα πολύ ογκώδη φίλτρα είναι πολύ άβολα στη χρήση και τα αποτελέσματα της δουλειάς τους είναι απίθανο να διαφέρουν πολύ στην πράξη από τα ελαφρώς μικρότερα. Θα πρέπει πάντα να χρησιμοποιείτε φίλτρα βέλτιστων διαστάσεων: η εσωτερική διάμετρος θα πρέπει να ταιριάζει ιδανικά με το καλώδιο και το πλάτος του πρέπει να αντιστοιχεί στο πλάτος του συνδετήρα του καλωδίου.

Μην ξεχνάτε ότι δεν είναι μόνο τα φίλτρα φερρίτη που βοηθούν στην καταπολέμηση του θορύβου. Για παράδειγμα, για καλύτερη αγωγιμότητα συνιστάται η χρήση καλωδίων με μεγαλύτερη διατομή. Όταν επιλέγετε το μήκος του καλωδίου, δεν πρέπει να αφήνετε μεγάλο περιθώριο μήκους μεταξύ των συνδεδεμένων συσκευών. Επιπλέον, η κακή ποιότητα της σύνδεσης μεταξύ του καλωδίου και του συνδετήρα μπορεί επίσης να είναι πηγή παρεμβολών.

Σήμανση δακτυλίων φερρίτη

Ο πιο διαδεδομένος τύπος εγγραφής για τη σήμανση δακτυλίων φερρίτη είναι ο ακόλουθος: K D×d×N, όπου:

Το K είναι συντομογραφία του "δαχτυλιδιού".

D - εξωτερική διάμετρος του προϊόντος.

D - εσωτερική διάμετρος του δακτυλίου φερρίτη.

H - ύψος φίλτρου.

Εκτός από τις συνολικές διαστάσεις του προϊόντος, στη σήμανση κρυπτογραφείται και ο τύπος του σιδηρομαγνητικού υλικού. Ένα παράδειγμα καταχώρισης μπορεί να μοιάζει με αυτό: M20VN-1 K 4x2,5x1,6. Το δεύτερο μισό αντιστοιχεί στις συνολικές διαστάσεις του δακτυλίου και το πρώτο μισό είναι κρυπτογραφημένο με την αρχική μαγνητική διαπερατότητα (20 μ i). Εκτός από τις καθορισμένες παραμέτρους, στην περιγραφή αναφοράς, κάθε κατασκευαστής υποδεικνύει την κρίσιμη συχνότητα, την ειδική αντίσταση και τις παραμέτρους θερμοκρασίας Curie για ένα συγκεκριμένο προϊόν.

Πώς αλλιώς χρησιμοποιούνται οι δακτύλιοι φερρίτη;

Εκτός από τη γνωστή εφαρμογή ως προστασία υψηλών συχνοτήτων, χρησιμοποιούνται για την κατασκευή μετασχηματιστών. Μπορούν συχνά να φανούν στην τεχνολογία. Είναι γνωστό ότι ένας μετασχηματιστής δακτυλίου φερρίτη είναι πολύ αποτελεσματικός σε ισορροπημένους αναμικτήρες. Ωστόσο, δεν γνωρίζουν όλοι ότι είναι δυνατό να "τεντωθεί" η εξισορρόπηση. Αυτή η τροποποίηση του μετασχηματιστή είναι ικανή να εκτελέσει τη λειτουργία εξισορρόπησης με μεγαλύτερη ακρίβεια. Επιπλέον, οι μετασχηματιστές σε δακτυλίους φερρίτη χρησιμοποιούνται ευρέως για να ταιριάζουν με τις αντιστάσεις εξόδου και εισόδου των διαδοχικών συσκευών τρανζίστορ. Σε αυτή την περίπτωση, τα ενεργά και μετασχηματίζονται Χάρη στο τελευταίο, αυτή η συσκευή μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να αλλάξει το εύρος του συντονισμού χωρητικότητας. Οι μετασχηματιστές "Stretch" λειτουργούν καλά σε συχνότητες κάτω των 10 MHz.

Σύναψη

Όσοι ενδιαφέρονται για το πώς να τυλίξετε μόνοι σας έναν δακτύλιο φερρίτη θα πρέπει να έχετε κατά νου ότι η σύνθετη αντίσταση σειράς που εισάγεται από έναν πυρήνα φερρίτη υψηλής συχνότητας μπορεί εύκολα να αυξηθεί κάνοντας πολλές στροφές αγωγού πάνω του. Όπως προτείνει η θεωρία της ηλεκτρικής μηχανικής, η σύνθετη αντίσταση ενός τέτοιου συστήματος θα αυξηθεί αναλογικά με το τετράγωνο του αριθμού των στροφών. Αλλά αυτό είναι στη θεωρία, αλλά στην πράξη η εικόνα είναι κάπως διαφορετική λόγω της μη γραμμικότητας των σιδηρομαγνητικών υλικών και των απωλειών σε αυτά.

Μερικές στροφές στον πυρήνα δεν αυξάνουν την σύνθετη αντίσταση κατά τέσσερις φορές όσο θα έπρεπε, αλλά λίγο λιγότερο. Ως αποτέλεσμα, για να χωρέσουν πολλές στροφές σε ένα φίλτρο καλωδίου, θα πρέπει να επιλέξετε έναν δακτύλιο προφανώς μεγαλύτερου τυπικού μεγέθους. Εάν αυτό είναι απαράδεκτο και το καλώδιο πρέπει να παραμείνει στο ίδιο μήκος, είναι προτιμότερο να χρησιμοποιήσετε πολλά φίλτρα.