Большая Советская Энциклопедия (ФЕ)

Схема простейшей ферриттранзисторной ячейки: ФС — ферритовый сердечник; Т — транзистор; w_з — обмотка записи; w_с — обмотка считывания; w_б — выходная обмотка; Е_см — напряжение смещения; Е_п — напряжение питания; R_к — сопротивление в цепи коллектора; R_н — нагрузка.

Ферриты

Ферри'ты, химические соединения окиси железа Fe₂ O₃ с окислами других металлов. У многих Ф. сочетаются высокая намагниченность и полупроводниковые или диэлектрические свойства, благодаря чему они получили широкое применение как магнитные материалы в радиотехнике, радиоэлектронике, вычислительной технике.

  В состав Ф. входят анионы кислорода O^2- , образующие остов их кристаллической решётки; в промежутках между ионами кислорода располагаются катионы Fe³⁺ , имеющие меньший радиус, чем анионы O^2-, и катионы Me^k+ металлов, которые могут иметь радиусы различной величины и разные валентности k. Существующее между катионами и анионами кулоновское (электростатическое) взаимодействие приводит к формированию определённой кристаллической решётки и к определённому расположению в ней катионов. В результате упорядоченного расположения катионов Fe³⁺ и Me^k+ Ф. обладают ферримагнетизмом и для них характерны достаточно высокие значения намагниченности и точек Кюри. Различают Ф.-шпинели, Ф.-гранаты, ортоферриты и гекса ферриты.

  Ферриты-шпинел и имеют структуру минерала шпинели с общей формулой MeFe₂ O₄, где Me – Ni²⁺ , Co²⁺ , Fe²⁺ , Mn²⁺, Mg²⁺, Li¹⁺ , Cu²⁺ . Элементарная ячейка Ф.-шпинели представляет собой куб, образуемый 8 молекулами MeOFe₂ O₃ и состоящий из 32 анионов O^2- , между которыми имеется 64 тетраэдрических (А ) и 32 октаэдрических (В ) промежутков, частично заселённых катионами Fe³⁺ и Me²⁺ (рис. 1 ). В зависимости от того, какие ионы и в каком порядке занимают промежутки А и В, различают прямые шпинели (немагнитные) и обращенные шпинели (ферримагнитные). В обращенных шпинелях половина ионов Fe³⁺ находится в тетраэдрических промежутках, а в октаэдрических промежутках – 2-я половина ионов Fe³⁺ и ионы Me²⁺ . При этом намагниченность M_A октаэдрической подрешётки больше тетраэдрической M_B , что приводит к возникновению ферримагнетизма.

  Ферриты-гранаты редкоземельных элементов R³⁺ (Gd³⁺ , Tb³⁺ , Dy³⁺ , Ho³⁺ , Er³⁺ , Sm³⁺ , Eu³⁺ ) и иттрия Y³⁺ имеют кубическую структуру граната с общей формулой R₃ Fe₅ O₁₂ . Элементарная ячейка Ф.-гранатов содержит 8 молекул R₃ Fe₅ O₁₂ ; в неё входит 96 ионов O^2- , 24 иона R³⁺ и 40 ионов Fe³⁺ . В Ф.-гранатах имеется три типа промежутков, в которых размещаются катионы: большая часть ионов Fe³⁺ занимает тетраэдрические (d ), меньшая часть ионов Fe³⁺ – октаэдрические (я) и ионы R³⁺ – додекаэдрические места (с). Соотношение величин и направлений намагниченностей катионов, занимающих промежутки d, а, с, показано на рис. 2.

  Ортоферритами называют группу Ф. с орторомбической кристаллической структурой. Их образуют редкоземельные элементы или иттрий по общей формуле RFeO₃ -. Ортоферриты изоморфны минералу перовскиту (см. Изоморфизм ). По сравнению с Ф.-гранатами они имеют небольшую намагниченность, т.к. обладают неколлинеарным антиферромагнетизмом (слабым ферромагнетизмом ) и только при очень низких температурах (порядка нескольких К и ниже) – ферримагнетизмом.

  Ферриты гексагональной структуры (гексаферриты) имеют общую формулу MeO (Fe₂ O₃ ), где Me – ионы Ba, Sr или Pb. Элементарная ячейка кристаллической решётки гексаферритов состоит из 38 анионов O^2- , 24 катионов Fe³⁺ и 2 катионов Me²⁺ (Ba²⁺ , Sr²⁺ или Pb²⁺ ). Ячейка построена из двух шпинельных блоков, разделённых между собой ионами Pb²⁺ (Ba²⁺ или Sr²⁺ ), O^2- и Fe³⁺ . Если окиси железа и бария спекать совместно с соответствующими количествами следующих металлов: Mn, Cr, Со, Ni, Zn, то можно получить ряд новых оксидных ферримагнетиков.

  Некоторые гексаферриты обладают высокой коэрцитивной силой и применяются для изготовления постоянных магнитов. Большинство Ф. со структурой шпинели, феррит-гранат иттрия и некоторые гексаферриты используются как магнитно-мягкие материалы .

  При введении примесей и создании нестехеометричности состава (переменности состава как по катионам, так и по кислороду) электрическое сопротивление Ф. изменяется в широких пределах. Ф. в полупроводниковой технике не применяются из-за низкой подвижности носителей тока. Синтез поликристаллических Ф. осуществляется по технологии изготовления керамики . Из смеси исходных окислов прессуют изделия нужной формы, которые подвергают затем спеканию при температурах от 900 °С до 1500 °С на воздухе или в специальных газовых средах.

  Монокристаллические Ф. выращиваются методами Чохральского, Вернейля и др. (см. Монокристалл ).