БСЭ БСЭ - Большая Советская Энциклопедия (ФЕ)

Ф. я. лишены ряда недостатков, присущих ферритдиодным ячейкам, они просты, надёжны, имеют хорошие эксплуатационные характеристики, но обладают сравнительно малым быстродействием (~10 5переключений в сек ) . На базе Ф. я. в 60-х гг. 20 в. разработаны логические элементы для специализированных ЦВМ; Ф. я. получили применение также в устройствах автоматики (делители частоты, сдвигающие регистры и т.п.) и телемеханики. Однако технологическая сложность изготовления Ф. я. ограничила масштабы их производства; с появлением интегральных микросхем Ф. я. стали применяться редко.

Лит.: Ионов И. П., Магнитные элементы дискретного действия, М., 1968; Тутевич В. Н., Телемеханика, М,, 1973; Бардиж В. В., Магнитные элементы цифровых вычислительных машин, 2 изд., М., 1974.

А. В. Гусев.

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.

Ферри'ты,химические соединения окиси железа Fe 2O 3с 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 Fe 3+, 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 Fe 3+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 шпинелис общей формулой MeFe 2O 4 , где Me – Ni 2+, Co 2+, Fe 2+, Mn 2+ , Mg 2+ , Li 1+, Cu 2+. Элементарная ячейка Ф.-шпинели представляет собой куб, образуемый 8 молекулами MeOFe 2O 3и состоящий из 32 анионов O 2-, между которыми имеется 64 тетраэдрических ( А ) и 32 октаэдрических ( В ) промежутков, частично заселённых катионами Fe 3+и Me 2+( 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 Fe 3+находится в тетраэдрических промежутках, а в октаэдрических промежутках – 2-я половина ионов Fe 3+и ионы Me 2+. При этом намагниченность M A октаэдрической подрешётки больше тетраэдрической M B, что приводит к возникновению ферримагнетизма.

Ферриты-гранаты редкоземельных элементов R 3+(Gd 3+, Tb 3+, Dy 3+, Ho 3+, Er 3+, Sm 3+, Eu 3+) и иттрия Y 3+имеют кубическую структуру граната с общей формулой R 3Fe 5O 12. Элементарная ячейка Ф.-гранатов содержит 8 молекул R 3Fe 5O 12; в неё входит 96 ионов O 2-, 24 иона R 3+и 40 ионов Fe 3+. В Ф.-гранатах имеется три типа промежутков, в которых размещаются катионы: большая часть ионов Fe 3+занимает тетраэдрические ( d ) , меньшая часть ионов Fe 3+– октаэдрические (я) и ионы R 3+ – 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 RFeO 3-. 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 (Fe 2O 3), где Me – ионы Ba, Sr или Pb. Элементарная ячейка кристаллической решётки гексаферритов состоит из 38 анионов O 2-, 24 катионов Fe 3+и 2 катионов Me 2+(Ba 2+, Sr 2+или Pb 2+). Ячейка построена из двух шпинельных блоков, разделённых между собой ионами Pb 2+(Ba 2+или Sr 2+), O 2-и Fe 3+. 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 ) .

Лит.: Рабкин Л. И., Соскин С. А., Эпштейн Б. Ш., Ферриты. Строение, свойства, технология производства, Л., 1968; Смит Я., Вейн Х. Ферриты, пер. с англ., М., 1962; Гуревич А. Г., Магнитный резонанс в ферритах и антиферромагнетиках, М., 1973.

К. П. Белов.

Рис. 2. Схематическое изображение величин и направлений векторов намагниченности катионов, образующих магнитные подрешётки d, а и c в ферритах-гранатах.

Рис. 1. Кристаллическая структура ферритов-шпинелей: а — схематическое изображение элементарной ячейки шпинельной структуры (ее удобно делить на 8 равных частей — октантов); б — расположение ионов в смежных октантах ячейки (заштрихованном и белом), белые кружки — ионы О 2-, чёрные — ионы металла в октаэдрических и тетраэдрических промежутках; в — ион металла в тетраэдрическом промежутке; г — ион металла в октаэдрическом промежутке.