ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 05.02.2025
Просмотров: 32437
Скачиваний: 5
СОДЕРЖАНИЕ
Руководство по изучению дисциплины
1.2. Теплопроводность металлов
1.3. Термоэлектродвижущая сила
1.4. Зависимость удельного электрического сопротивления металлов от температуры
1.5. Электрические характеристики сплавов
1.6. Классификация проводниковых материалов
1.7. Материалы высокой проводимости
1.8. Сплавы высокого сопротивления
1.11. Высокотемпературные сверхпроводники (втсп)
Контрольные вопросы по теме: «Проводниковые материалы».
2.1. Определение и классификация
2.2. Основные параметры полупроводников.
2.3. Зависимость подвижности носителей заряда от температуры
2.4. Зависимость концентрации носителей заряда от температуры
2.6. Время жизни носителей и диффузионная длина
2.7. Основные эффекты в полупроводниках и их применение
2.8. Полупроводниковые материалы
Контрольные вопросы к разделу Полупроводниковые материалы
А) Простыми органическими п/п материалами
А) Поликристаллический кремний
Задачи и упражнения к разделу Полупроводники
3.1.2 Диэлектрическая проницаемость
3.1.3 Классификация диэлектриков на линейные и нелинейные
3.1.4 Диэлектрики полярные, неполярные и с ионной структурой
3.1.7 Релаксационные виды поляризации
3.1.8 Зависимость диэлектрической проницаемости от температуры, давления, влажности, напряжения
Влияние давления на ε учитывается барическим коэффициентом ε
3.1.9 Диэлектрическая проницаемость смесей
3.2 Электропроводность диэлектриков
3.2.1 Зависимость тока от времени приложения постоянного напряжения
3.2.3 Общее выражение для удельной объемной электропроводности
3.2.4 Поверхностное сопротивление твердых диэлектриков
3.2.5 Электропроводность газообразных диэлектриков
3.2.6 Электропроводность жидких диэлектриков
3.2.7 Электропроводность твердых диэлектриков
3.2.8 Зависимость удельной электропроводности от напряженности электрического поля
3.3.2 Полные и удельные диэлектрические потери
3.3.3 Потери на электропроводность
3.3.5. Диэлектрические потери полимеров
3.3.6. Диэлектрические потери неорганических диэлектриков
3.3.7. Диэлектрические потери в неоднородных диэлектриках
3.4. Электрическая прочность диэлектриков
3.4.1 Пробивное напряжение и электрическая прочность
3.4.3. Пробой газообразных диэлектриков
3.4.4. Пробой жидких диэлектриков
3.4.5. Пробой твердых диэлектриков
3.5. Механические, термические и физико-химические свойства диэлектриков
3.10. Пластмассы и пленочные материалы
3.13. Слюда и слюдяные материалы
Задачи и упражнения к разделу Диэлектрические материалы
Консультация Напомним, что поляризованность есть электрический момент единицы объема
4.2. Классификация веществ по магнитным свойствам
4.5. Намагничивание магнитных материалов. Кривая намагничивания
4.7. Структура ферромагнетиков
4.8. Магнитострикционная деформация
4.10. Потери в магнитных материалах
4.11. Электрические свойства магнитных материалов
4.12. Классификация магнитных материалов
4.13. Основные параметры магнитотвердых материалов
Тема 8. Магнито диэлектрики (мд)
4.14.1. Технически чистое железо
4.14.2. Электротехнические стали
4.14.5. Магнитомягкие ферриты.
4.14.6. Специальные магнитные материалы
14.4.7. Аморфные магнитные материалы (амм)
4.14.8. Магнито диэлектрики (мд)
4.15. Магнитотвердые материалы
4.15.1. Сплавы на основе железа—никеля—алюминия
4.15.2. Металлокерамические магниты
4.15.3. Магнитотвердые ферриты
4.15.4. Сплавы на основе редкоземельных металлов (рзм)
Контрольные вопросы к разделу «Магнитные материалы»
А) температуру, при которой значение минимально;
Задачи и упражнения к разделу “Магнитные материалы“
Термины и определения Термины, использованные в эу в соответствии с госТом 22622 – 77
Основные государственные стандарты на электротехнические материалы *
К ферримагнетикам относятся некоторые упорядоченные металлические сплавы и различные оксидные соединения, наибольший интерес среди которых представляют ферриты МпО*Fе20з, ВаО*6Fе20з, (NiO*ZnO)Fe203, Li20(Fe203) др.
Ферро- и ферримагнетики относятся к сильномагнитным материалам, остальные группы к слабомагнитным веществам. Аморфные магнитные материалы. Магнитный порядок наблюдается и в которых химических соединениях в аморфном состоянии. У таких веществ имеет место обменное взаимодействие (обменной энергией) между ближайшими соседними атомами. Такими структурами могут быть, например, вводящие сплавы с малым содержанием переходных элементов. Металлические магнитомягкие аморфные сплавы состоят из одного или скольких переходных металлов (Fe, Co, Ni), сплавленных со стеклообразователем—бором, углеродом, кремнием или фосфором типовые магнитные стекла — это сильномагнитные вещества с ферромагнитным порядком, если магнитные свойства в них возникают в результате косвенных обменных взаимодействий через электроны проводимости и с антиферромагнитным порядком, если возбуждение происходит через промежуточные цемагнитные атомы.
4.3. Природа ферромагнетизма
Возникновение магнитных свойств у ферромагнетиков связывается с их строением. Домены — это области самопроизвольной намагниченности, возникающие даже в отсутствии внешнего магнитного поля, в которых
магнитные моменты атомов ориентированы параллельно.
Атомы или ионы приобретают магнитный момент, как правило, если они имеют нескомпенсированные спины электронов. Например, в атомах железа на внутренней 3d—электронной оболочке имеется четыре нескомпенсированных спина. Так как самопроизвольная намагниченность относится к внутриатомным явлениям, то ее природа может быть установлена только на основе квантово - механических понятий.
По Я.И. Френкелю и В. Гейзенбергу главную роль в возникновении ферромагнитного состояния играют силы обменного взаимодействия между атомами, имеющие квантовый характер и по происхождению являющиеся электростатическими.
Энергия, возникающая в результате обмена электронами тождественных атомов, называют обменной энергией или интегралом обменной энергии. При положительном интеграле обменной энергии А (рис. 4.1.16), что соответствует минимуму электростатической энергии, возникает параллельная ориентация ионов. При отрицательном знаке энергетически выгоднее антипараллельное расположение спинов. Численное значение и знак интеграла А зависит от степени перекрытия электронных оболочек, т. е. зависит от расстояния между атомами. На рис. 4.1.16 показано изменение интеграла обменной энергии в функции от отношения межатомного расстояния “а” к диаметру незаполненной электронной оболочки. При a/d>l,5 происходит переход от антиферромагнитного состояния к ферромагнитному.
Рис.4.1.1б
Эта зависимость позволила обнаружить ферромагнетизм у сплавов марганца неферромагнитными висмутом, сурьмой, серой и др.
Хотя механизм обменного взаимодействия в металлах носит более сложный характер, чем это следует из теории Френкеля—Гейзенберга, данная теория позволяет качественно объяснить причину самопроизвольной намагниченности, т. е. критерием ферромагнетизма в этом случае являют существование незаполненных внутренних электронных оболочек; радиус этих оболочек должен быть мал по сравнению с расстоянием между ядрами в решетке.
4.4. Доменная структура
Каждый реальный магнитный материал разделен по всему объему на множество замкнутых областей—доменов, в каждом из которых самопроизвольная намагниченность J однородна и направлена по одной из осей легкой намагниченности.
рис. 4.1.2.а
Такое состояние энергетически выгодно и кристалл в целом немагнитен, так как магнитные моменты доменов ориентированы в пространстве равновероятно. Между соседними доменами возникают граничные слои (стенки Блоха). Внутри доменных стенок вектор намагниченности плавно поворачивается (рис. 4.1.2 а).
рис. 4.1.2.б
Объем доменов может колебаться в широких пределах (10-1—10-6см3). Ширина границы между антипараллельными доменами для железа 13*10-8м, т. е. около 500 элементарных ячеек. Толщина границы зависит, главным образом, от отношения энергий: обменной, магнитной анизотропии и магнитоупругой. Размеры самих доменов зависят от неметаллических включений, границ зерен, скоплений дислокаций и др. неоднородностей. Обычно домены имеют правильную форму.
На рис. 4.1.26 показана идеализированная доменная структура кристаллического феррромагнетика, а на рис. 4.1.3 доменная структура поликристалла.
рис. 4.1.3
В магнитных материалах, предназначенных для устройств записи и хранения информации, создаются изолированные цилиндрические магнитные домены (ЦМД). На рис. 4.1.4 показаны ЦМД в тонкой магнитной пленке.
рис. 4.1.4
Ёмкость отдельного ЦМД—элемента может достигать 103бит. В отсутствие внешнего магнитного поля доменная структура имеет вид либо ЦМД—решетки, либо полосовой структуры (рис.4.1.5)
Рис.4.1.5
4.5. Намагничивание магнитных материалов. Кривая намагничивания
Если образец был размагничен, то зависимость индукции от напряженности внешнего магнитного поля называется кривой намагничивания. В процессе намагничивания образца основную роль играют два процесса — смещение доменных границ и вращение векторов намагниченности доменов. Процесс намагничивания и изменение доменной структуры показаны на рис. 4.1.6.
рис. 4.1.6
В размагниченном образце расположение векторов намагниченности доменов равновероятны по всем направлениям. В очень слабом поле Н, соответствующем отрезку кривой Оа, происходит обратимое смещение границ увеличение объема тех доменов, вектор намагниченности которых образует наименьший угол с направлением Н. Процесс обратим при Н=0, размеры доменов восстанавливаются. В поле средней величины, соответствующему отрезку ав, происходят необратимые смещения границ доменов. Образец может быть размагничен полем — Hci. Размагничивающее поле при достижении насыщения (—Нс) называют коэрцитивной силой. В сильном поле, соответствующем участку “вс” (зона насыщения), векторы намагниченности поворачиваются из направления вдоль оси легкого намагничивания в направлении параллельном намагничивающему полю Н. После установления Н=0 векторы намагниченности стремятся возвратиться в ближайшее направление легкого намагничивания. Дальнейшее незначительное возрастание намагниченности происходит за счет парапроцесса, т.е. направляющего воздействия внешнего поля на дезориентированные тепловым движением магнитные моменты.
4.6. Магнитный гистерезис
Магнитный гистерезис вызывается необратимыми процессами намагничивания. Ход намагничивания на рис. 4.1.7 показан стрелкой. К основным параметрам петли гистерезиса относятся: Bs—индукция насыщения; Вг—остаточная индукция; Нс — коэрцитивная сила, размагничивающее поле, при котором Вг становится равной нулю. Для различных значений Н можно получить семейство петель гистерезиса. Петля гистерезиса при В, называется предельной.