矩磁鐵氧體

矩磁鐵氧體是指具有矩形磁滯倒線的鐵氧體。矩磁鐵氧體主要用於電子計算機及自動控制與遠程控制設備中，作為記憶元件：(存貯器)、邏輯元件、開關元件、磁放大器的磁光存儲器和磁聲存儲器。

鐵氧體磁芯具有開關時間短(幾十毫微秒)、體積小、製造方使、成本低等優點。自1955年大量採用鐵氧體磁芯存貯器以來，鐵氧體磁芯存貯器一直處於統治地位。隨着電子計算機向大容量和高速化發展，鐵氧體磁芯也向小型化發展。現在已製出6密爾的磁芯(1密爾=0.001英寸)。

隨着電子計算機向高速化、大容量方向發展，環形的磁芯尺寸日益小型化，直徑巳由原先的0.75 mm減小到0.3～0.5 mm水平，並還在繼續設法減小。它具有電阻率高、抗輻射性強、可靠性高、成本低廉等優點。一般密度高、晶粒均勻、結晶各向異性較大的尖晶石型鐵氧體都可製成磁特性較好的矩磁材料。 ^[1] 

矩磁鐵氧體具有矩形磁滯回線，並且矯頑力較大。這種材料廣泛用於電子計算機、自動控制和遠程控制等尖端科學技術中，用於製作記憶元件、開關元件、邏輯元件、磁放大器、磁光存儲器及磁性存儲器等。矩磁材料在磁性存儲器中主要用於製作環形磁芯，直到現在仍是內存儲器用得最多的一種元件。 ^[1] 

從應用觀點看，對矩磁鐵氧體的主要要求有以下幾點：

①高的剩磁比B_r/B_m，B_r/B_m在開關元件中是一個重要的參數，稱開關矩形比，也表示磁滯回線的矩形度；

②在某些特殊情況下還要求高的B_d/B_m，B_d/B_m也可稱為記憶矩形比，B_d為靜磁場達到H_m一半時的B值；

③矯頑力Hc要小；

④開關係數要小；

⑤信噪比要高；

⑥温度、振動和時間的穩定性要好。 ^[1] 

矩磁鐵氧體磁芯的存貯作用是，利用矩形磁滯回線上與磁芯感應B_m。大小相近的兩種剩磁狀態+Br和-B_r，分別代表二進位計算機的"0"和"1"(如圖1所示)。當送進+I_m電流脈衝時，相當於磁芯受到+H_m磁場的激勵而被磁化至+B_m，脈衝過去後，磁芯則保留+B_r狀態，表示存入信號"1"。反之，當通過-I_m電流脈衝時，則保留-B_r狀態，表示存入信號"0"。在讀出信息時可通入-I_m脈衝。如果原存為信號"0"，則磁感應的變化由-Br→-B_m，變化很小，感應電壓也很小，近乎沒有信號電壓輸出。這表示讀出"0"。而當原存為信號"1"時，則磁感應由+Br→-B_m，變化很大，故有明顯的信號電壓輸出，表示讀出"1"。這樣，根據感應電壓的大小，就可判別磁芯所存貯的信息。

鐵氧體形成矩形磁滯回線的條件是結晶各向異性和應力各向異性。一般密度高、晶粒均勻、結晶各向異性較大的尖晶石型鐵氧體都可製成磁性能較好的矩磁材料。在常温使用的矩磁鐵氧體有Mn-Mg、Mn-Cu、及Mg-Cd鐵氧體。在-65～+125℃寬温範圍內使用的鐵氧體有Li-Mn、Li-Ni、Mn-Ni和Li-Cu等。 ^[2] 

各系列鐵氧體在燒結過程中，必須正確控制爐內的氣氛，鎳鐵氧體和鎳錳鐵氧體所要求的氧含量是在中性的或稍具有還原性的氣氛中燒結。最常用的氣體是氮或二氧化碳。對成分中含有Mn₃O₄的鐵氧體，在温度高於1000℃時，空氣已接近平衡的氣氛。但是，在較低的温度，空氣或氧氣的氧化性都太強了，以致會析出Mn₂O₃，作為非磁性相夾雜物，同時由於熱膨脹係數不同而產生不應有的應變。解決燒結中氧化問題有二種方法，最簡單的方法是把磁芯放在鉑盤內燒結，以很快的速度通過氧化的温度區(約600～1000℃)。另一種方法是把鐵氧體緩慢地冷卻，讓它們受到氧化，然後，再讓它們還原，即在保護氣氛(一般是氮氣中重新加熱到1000℃，並且在此氣氛中冷卻到600℃。這兩種方法都可採用。 ^[3] 

壓磁鐵氧體又稱為磁致伸縮材料。壓磁鐵氧體可以製成磁致伸縮元件，利用其磁致伸縮特性將電能轉換為機械能或將機械能轉換為電能。壓磁鐵氧體有Ni-Zn、Ni-Cu、Ni-Mg、Ni-Co等系。其中，Ni-Zn鐵氧體的應用最廣泛。

壓磁鐵氧體主要用於超聲、水聲器件、機械濾波器及電訊器件。利用壓磁鐵氧體的磁致伸縮效應、磁致伸縮逆效應，鐵氧體可應用於測量形變、距離、壓力、速度、轉矩等。 ^[2] 

旋磁鐵氧體又稱微波鐵氧體。在高頻磁場作用下，平面偏振的電磁波在鐵氧體中按一定方向傳播過程中，偏振面會不停繞傳播方向旋轉的一種鐵氧體材料。廣泛應用於微波領域(10⁸～10¹¹Hz)用於製作雷達、通信、電視、測量、人造衞星、導彈系統等方面的微波器件。目前主要利用鐵氧體以下三方面特性製成微波器件：①鐵磁共振吸收性；②旋轉特性；③高功率非線性效應。

常用的微波旋磁鐵氧體有尖晶石型和石榴石型兩大類，前者價格便宜，後者性能優良。此外，在毫米波段也可使用六方晶系鐵氧體。在材料製備方面主要分為多晶、單晶、薄膜三大類。

鐵氧體在微波波段中具有許多特殊性質和效應。目前，主要利用鐵氧體如下三個方面的特性，製成微波器件：

a．鐵磁共振吸收現象：用於工作在鐵磁共振點的器件，例如共振式隔離器；

b．旋磁特性：用於各種工作在弱磁場的器件，例如法拉第旋轉器、環行器、相移器；

c．高功率非線性效應：用作非線性器件，例如，倍頻器、振盪器、參量放大器。

旋磁鐵氧體的種類很多。目前微波領域廣泛應用的旋磁鐵氧體主要是尖品石型鐵氧體和石榴石型鐵氧體.其中，尖晶石型鐵氧體的用途最廣。 ^[2]