CC BY
3
ФИЗИКА И АСТРОНОМИЯ
УДК 53, 08:004
Сартаев А.А. студент магистратуры 2 курс, специальность Физика Жарлыгасова Э.З. старший преподаватель Лифенко В.М., к.ф.-м.н. старший преподаватель КГУ имени А. Байтурсынова Казахстан, г. Костанай
ТЕХНОЛОГИЯ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОВОДИМОСТИ ФЕРРИТОВ В СЛАБЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОЛЯХ
Аннотация: Работа содержит результаты проведенных измерений полевой и температурной зависимости проводимости ферритов в интервале температур 275-298 К. Во время проведения эксперимента наблюдался рост проводимости образцов в электрических полях, превышающих величину напряженности 3*103 В\м.
Ключевые слова: ферриты, проводимость, неоднородный, полупроводник.
Sartaev A.A. master's degree student 2 year, specialty physics Zharlygasova E.Z. senior lecturer Lifenko V.M., Ph.D. senior lecturer KSU named after A. Baitursynov Kazakhstan, Kostanay
TECHNOLOGY OF MATHEMATICAL PROCESSING OF RESULTS OF RESEARCH OF FERRITE CONDUCTIVITY IN WEAK ELECTRIC
FIELDS
Annotation: The paper present the result of the field and temperature dependences of the electrical conductivity offerrit in the temperature range of 275 - 298 K. An increase in electrical conductivity in strongselectricfields up to 3*103 v/m has been revealed.
Key words: ferrites, conductivity, inhomogeneous, semiconductor.
Введение
Ферритовые сердечники функционируют в различных электронных устройствах [1]. Магнитные свойства ферритов находятся во взаимосвязи с их проводимостью [1,2]. В ряде работ выявлена экспоненциальная зависимость проводимости ферритов от температуры. Поэтому методика изучения кинетики проводимости в слабых и сильных электрических полях ферритовых материалов является информативной и позволяет разработать технологию получения материалов с заданными электронными характеристиками и прогнозировать стабильность магнитных характеристик в течении времени эксплуатации электронного устройства.
Методика эксперимента.
Исследование проводимости магнитного материала в зависимости от величины напряженности приложенного электрического поля в температурном интервале 275-298К проводилось на промышленных ферритовых образцах и-образной формы, применяемых для изготовления синфазных дросселей в кинескопах персональных компьютеров.
Таблица 1
Дано Решение
1*10Л-3 (А и (В) Е=и/с) В/см
1,= 0.95 и,= 1.1 Е,= 5,5
12= 1.46 и 2= 1.6 Е2= 8
\*= 2.75 и*= 2 8 Ев= 14
и= 3,86 и»= 3.8 Е.= 19
15= 5,56 и5= 5 Е5= 25
1в= 7.8 и6= 6.5 Е6= 32,5
17= 9.31 и7= 7,4 Е7= 37
1а= 9.66 и„= 7.6 Ее= 38
На свежеотшлифованные и промытые в спирте образцы правильной геометрической формы осаждались медные контакты по планарной технологии с зазором, равным двум миллиметрам. Электрические параметры снимались посредством серебряных контактов при комнатной температуре и при нагреве с постоянной скоростью в слабых электрических полях напряженностью равной 2*103 В/м Величина падения напряжения на образце и протекающий ток регистрировалась при помощи вольтметра и миллиамперметра.. Медные контакты, нанесенные по планарной технологии, имели правильную геометрическую форму. НА рисунке 1 представлена зависимость 1(11) для образца марки 17Ь7М224.
Зависимость 1 от и
6
•
Е 3 - •
- 2 - •
1 л •
•
О 12 3 4 5 6
и (В)
Рисунок 1. Зависимость 1(И) для образца марки 17Ь7М224
Расчет напряженности электрического поля приложенного к образцу выполнен на базе пакета прикладных программ MSOffice. Применение метода «наименьших квадратов» позволило определить уравнение связи между током и напряжением, проводимостью и напряженностью.
При малых электрических полях зависимость тока от напряжения имела характер близкий к линейному. При напряженности постоянного электрического поля превышающей величину 3*103 В/м линейность нарушалась
Для определения угла наклона линейного участка и расчета погрешности полученных экспериментальных значений (Таблица 2) разработан алгоритм [2] на базе пакета прикладных программ среды EXCEL с использованием метода «наилучшей прямой» [3]. Методологическая погрешность для различных образцов в исследуемом температурном интервале варьировалась от 3,6 до7,0%. ВАХ снимались при 298К на трех идентичных образцах методом амперметра-вольтметра. Использовали источник питания со стабилизацией по напряжению и защитой от короткого замыкания. Величина напряжения варьировалась в пределах от 0,1 до14,2 В. Образец находился в темном стеклянном термостате.
Таблица 2
ДЛ1,3=А1,3-Аср -0.12654 лЛср=(ДЛ1 ,3+_1Л2.4+ДЛ3.5)/3 £=ДАср/Аср
ДА2,4=А2,4-Аср -0,09446 0,043030303 0,036301
M3,5=A3,S-Acp 0,091907
Дано Решение
А=1/и
A,=l,/U,= 0,863636 A1,3=(IT-I3)/(U,-U3) 1,058823529 Лср=(Х1,3+Л2,4-ьХВ,5)/3
Лл=1г/и2= 0,9125 A2.4=(l*-U)/(Uz-U..) 1,090909091 1 22 1,185365
Аз=1а/из= 0.982143 A3.5=(U-Is)/(U3-Ue) 1 277272727
1.015789
As=ls/Us= 1 112
A6=U/US= 1.2
At=I?/UT= 1.258108
As=U/US= 1.271053
При высоких значениях электрического поля наблюдался рост проводимости материала. Изотермическая релаксация проводимости и температурная зависимость проводимости в слабых полях позволяет рассчитать параметры потенциального рельефа.
Заключение:
Наличие сублинейного участка на вольтамперной характеристике и долговременное увеличение проводимости при 298К в полях превышающих величину 3*103 В\м может свидетельствовать о наличии неоднородностей в исследуемых образцах. Что характерно для поликристаллов. Это позволяет использовать случайно-неоднородную барьерную модель
полупроводниковых поликристаллов для описания электронных свойств ферритов данного типа.
Использованные источники:
1. И.И.Кифер и В.С.Пантюшин, Испытание ферромагнитных материалов, Госэнергоиздат (1955)
2. Л.И.Рабкин «Высокочастотные ферромагниты» М.:1960
3. Я.Смит, Х.Вейн/ Ферриты, Физические свойства и практические применение п/ред. Ю.П.Ирхина М.: 1962
