Магнитоэлектронные функциональные устройства

Магнитоелектронными называются такие функциональные устройства, которые используют явления и эффекты, возникающие в твердых телах при воздействии на них магнитного поля. Магнитоэлектронные функциональные устройства, так же, как и другие функциональные устройства, предназначенные для генерирования и обработки сигналов; записи, обработки, хранения и считывания информации.

Классификация. Магнитоэлектронные функциональные устройства классифицируют по виду явлений и эффектов, которые они используют. Выделяют магнитоэлектронные функциональные устройства, которые используют явления возникновения магнитных доменов; их взаимодействие с магнитными полями; магнитооптический эффект Коттона-Мутора, который заключается в двойном лучепреломления света в изотропные веществе, помещенной в магнитное поле перпендикулярно светового луча; магнитооптический эффект Фарадея, что проявляется в повороте магнитным полем плоскости поляризации светового луча, прошедшего через магнитный материал; известный эффект Холла; явление ферромагнитного резонанса (резонанса внешних магнитных колебаний с прецессией-поворотом собственной оси атомов вокруг вектора внешнего поля) явления квантования колебаний магнитного момента, или спиновых волн. Квант спиновой волны — это квант прецессии магнитного момента и называется магнонами. Приложения сильного магнитного поля приводит к появлению слабо угасняючих волн плазмы твердого тела. Такие волны называют спиральными или Геликон. В плазме еще могут распространяться альвеновские и магнитно-звуковые волны. Все эти волны взаимодействуют с фононами, вследствие чего возникают смешанные колебания, которые образуют различные динамические неоднородности (магнон, геликоны и т.д.), могут использоваться как носители информации. Магнитоэлектронные функциональные устройства еще классифицируют по выполняемым функциям. Различают магнитоэлектронные запоминающие устройства на плоских и цилиндрических магнитных доменах, магнитные модуляторы и дефлекторы света, магнитные дифракционные решетки, световоды, вентили и циркуляторы, фазовращатели и переключатели и т. д.

Строение. Каждые магнитоэлектронные функциональные устройства имеет специфическую конструкцию, которая обеспечивает выполнение им тех функций, которые на него возложены. Общими в
них есть элементы, которые создают магнитное поле (постоянные магниты или электромагниты) элементы, которые подвергаются воздействию магнитного поля; подложки. Что касается материалов, то для построения магнитоэлектронных функциональных устройствах, кроме таких широко известных материалов, как пермаллоя, ферриты, используют магнитные материалы на основе редкоземельных элементов (лактанидов) — элементов ІІІ группы по номерами 57 … 71 а также скандия и иттрия, которые отличаются большим разнообразием свойств. Их структура может быть моно- или поликристаллической.

Работа. Работу магнитоэлектронных функциональных устройств определяют функции, которые они выполняют. В ее основе лежит взаимодействие внешнего магнитного поля с
магнитными полями электронов, атомов, доменов, которые имеют собственные магнитные поля, а также с прецессией.

Свойства. Каждое магнитоэлектронное функциональное устройство имеет свои специфические свойства, которые определяются его конструкцией. Вместе с тем, все магнитоэлектронные
функциональные устройства имеют некоторые общие свойства, которые определяются включенные в них материалами.
Параметры магнитных материалов чувствительны к температуре, поэтому параметры магнитоэлектронных функциональных устройств тоже чувствительны к температуре. С ростом температуры
их магнитные свойства ухудшаются и в точке Кюри %d0%b1%d0%b5%d0%b7%d1%8b%d0%bc%d1%8f%d0%bd%d0%bd%d1%8b%d0%b9, совсем теряются.
Например, для %d0%b1%d0%b5%d0%b7%d1%8b%d0%bc%d1%8f%d0%bd%d0%bd%d1%8b%d0%b9, для пермаллоя 40% %d0%b1%d0%b5%d0%b7%d1%8b%d0%bc%d1%8f%d0%bd%d0%bd%d1%8b%d0%b9.
Специфическим свойством магнитных материалов является магнитострикция (изменение геометрических размеров при перемагничивании). Наряду с использованием магнитострикции для получения положительных эффектов (например, генерации УЗ колебаний), в магнитоэлектронных функциональных устроиствах, которые имеют соединения различных материалов, магнитострикция может привести к возникновению внутренних механических напряжений, ухудшают механические, электрические и магнитные свойства устройства. Это особенно касается магнитных материалов с редкоземельных элементов, которые имеют большой коэффициент магнитострикции. Потери энергии и быстродействие магнитоэлектронных функциональных устроиствах существенно зависят от толщины магнитных элементов. Уменьшение толщины вызывает уменьшение потерь энергии на перемагничивание и увеличение быстродействия. Например, на перемагничивание тонкопленочного элемента толщиной в один магнитный домен необходима энергия в 10 … 20 раз и время, в 10 … 30 раз меньше, чем на перемагничивание ферритового сердечника.

Применение. Магнитоэлектронные функциональные устройства, изготовленные из низкоомных магнитных материалов, применяемых на НЧ, с высокоомных — на ВЧ и СВЧ. Монокристаллические ферриты высокой частоты сравнительно прозрачные, и поэтому изготовленные из них функциональные устройства используют в оптическом диапазоне спектра.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

CAPTCHA image
*