Файл: Пузырев В.А. Тонкие ферромагнитные пленки в радиотехнических цепях.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 04.07.2024
Просмотров: 87
Скачиваний: 0
В. А. П у з ы р е в
ТОН КИЕ ФЕРРОМАГНИТНЫЕ ПЛЕНКИ В РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ ЦЕПЯХ
МОСКВА «СОВЕТСКОЕ РАДИО» 1974
УДК 621.382.8-416
Пу з ы р е в В. А. Тонкие ферромагнитные пленки в радио технических цепях, м., «Сов. радио», 1974, 1С0 е.
Рассмотрены вопросы создания моделей магнитосвязаниой с пнешними радиотехническими цепями тонкой ферромагнитной пленки и использования этих моделей для расчета устройств, содержащих пленки. Исследовано влияние технологических и
внешних факторов на параметры модели. Изложены |
методы |
|
экспериментального |
определения основных параметров |
модели |
и пленки. |
|
|
Книга рассчитана на специалистов, занимающихся |
вопроса |
|
ми проектирования |
и использования тонкопленочных |
радио |
технических устройств, а также инженеров, работающих в
области применения |
магнитных материалов в СВЧ элементах |
|||||||||
и в вычислительной |
технике. |
|
|
|
|
|
||||
|
81 рис., 6 табл., библ. 47 назв. |
|
|
|
|
|||||
|
1 |
|
|
а |
|
|
|
|
|
|
|
|
Редакция |
радиотехнической |
литературы |
||||||
Владимир |
Андреевич |
Пузырф |
|
Фя-Г-Т.' |
|
|
||||
Тонкие ферромагнитные |
плефиыде<]>-*_£ ,'\<фГО |
|||||||||
в |
радиотехнических |
цепях • |
|
|
— |
- |
~ |
|||
Научный |
редактор Л. И. |
Т е л я т н и к о в |
|
|||||||
Редактор |
И. К. Г а н и н |
|
|
|
|
|
|
|||
Художественный редактор В. Т. |
С и д о р е н к о |
|||||||||
Обложка |
художника |
М а р ч у к а А. Б. |
|
|
||||||
Технический |
редактор 3. |
Н. Р а т н и к о в а |
|
|||||||
Корректор 3. |
Г. Г а л у ш к и н а |
|
|
|
|
|||||
Сдано в набор 30'V 1973 г. Подписано |
в печать |
13/XII 1973 г. Т-18073 |
||||||||
Формат 84 X Ю8'/я Бумага |
типографская № 2 |
|
||||||||
Объем 8,4 усл. п. л., |
8,110 уч.-изд. л. |
|
|
|||||||
Тираж 6800 экз. Зак. 247 Цена |
41 коп. |
|
|
|||||||
Издательство |
«Советское |
радио», |
Москва, |
Главпочтамт, а/я 693 |
||||||
Н а б р а но |
в Московской |
типографии |
jV? |
13 |
Союзполнграфпрома |
|||||
при |
Государственном |
Комитете |
Совета |
Министров СССР |
||||||
по делам издательств, полиграфии и книжной торговли. |
||||||||||
Москва, 107005, |
Денисовский пер., |
д . 30. |
|
|
|
|||||
Отпечатано |
в |
типографии |
нзд-ва |
«Советское |
радио» . Заказ 167ft |
|||||
0341-031 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
п 046 (01)-74 |
-6-73 |
|
|
|
|
|
|
|
||
© Издательство «Советское радио», 1974.
О Г Л А В Л Е Н И Е
Предисловие Глава 1. Эквивалентная схема магнитосвязаннон тонкой фер
ромагнитной пленки 1.1. Введение
1.2. Краткие сведения о физических свойствах ТФП . .
1.3.Статическая модель пленки
1.4.Динамическая модель пленки
1.5. Эквивалентная схема магнитосвязаннон пленки . .
1.6.Линейная эквивалентная схема
1.7.Параметры эквивалентной схемы
1.8.Влияние неоднородностей пленок
1.9.Определение параметров эквивалентной схемы . . .
1.9.1.Случаи низких частот
1.9.2.Случай высоких частот
1.10.Заключение :• . •
Глава 2. Радиотехнические цепи, содержащие пленки . . .
2.1.Введение
2.2.Включение пленки в качестве проходного элемента .
2.2.1.Модулятор
2.2.2.Параметрон
2.2.3.Ортогональный СВЧ ключ
2.3. Включение пленки в качестве неоднородности . . .
2.3.1.Ключ на неоднородной линии
2.3.2.Плавный фазовращатель
2.3.3.Элемент запоминающего устройства
2.4.Включение пленки в качестве оконечной нагрузки .
2.4.1. Преобразователь |
угол — напряжение . . . . |
2.4.2. Регулируемая нагрузка
2.5.Заключение
Приложение |
1. Модель магнитосвязаннон |
пленки |
Приложение |
2. Аппроксимация выражений |
для <о(т) и е (т) . |
Приложение |
3. Решение дифференциального уравнения (2.15) |
|
Список литературы |
|
|
Предметный |
указатель |
|
ПРЕДИСЛОВИЕ
В последние годы тонкие ферромагнитные пленки стали предметом интенсивного исследования. Такой по вышенный интерес к проблеме пленок вызван, с одной
стороны, их |
особыми магнитными |
свойствами, |
в а ж н ы м и |
||||
д л я теории ферромагнетизма, а |
с |
другой — |
возмож |
||||
ностью |
их |
широкого применения |
в цифровых |
вычисли |
|||
тельных м а ш и н а х и в различных |
радиотехнических уст |
||||||
ройствах. |
|
|
|
|
|
|
|
Тонкие ферромагнитные пленки (ТФП) имеют вы |
|||||||
сокую |
скорость |
изменения намагниченности |
(единицы |
||||
наносекунд) |
при |
относительно |
малых |
мощностях управ |
|||
л я ю щ и х |
полей. |
Вихревые токи |
в |
пленках практически |
|||
отсутствуют на всех частотах вплоть до СВЧ . Экспери ментальные исследования статических и динамических характеристик пленок свидетельствуют о том, что устройства на их основе могут работать в широком ин тервале температур ( ± 1 0 0 ° С ) .
Перспективы использования тонких магнитных пле нок в технике основываются главным образом на вы сокой технологичности изготовления устройств, исполь
зующих пленки с более высоким значением |
магнитной |
||
проницаемости и с более разнообразными |
анизотроп |
||
ными |
свойствами, чем |
у других магнитных |
материалов . |
В |
настоящее время |
тонкие магнитные пленки, обла |
|
д а ю щ и е высокой скоростью переключения, наиболее широко используются в качестве элементов памяти за
поминающих |
устройств |
электронных цифровых |
машин . |
|||
Это |
их |
использование |
в значительной |
степени |
опреде |
|
л я л о |
и |
направление прикладных физических работ. |
||||
О д н а к о в |
последние |
годы внимание |
физиков |
и ин |
||
женеров привлекают те свойства, которые могут быть использованы д л я создания радиотехнических устройств. Магнитные пленки используются в качестве основного элемента в преобразователях тока в код, угол — напря
жение [ 1 ] , |
в магнитных |
тонкопленочных линиях с ре |
гулируемой |
з а д е р ж к о й [2] |
и других устройствах. Извест |
ны примеры применения пленок в элементах двухчастотной памяти, параметронах, параметрических усили телях и модуляторах [ 3 ] . Имеется пока небольшое чи сло устройств, использующих ферромагнитный резонанс
4
( Ф М Р ) |
пленок. |
Ф М Р |
в пленках нашел |
применение в |
технике хранения |
дискретной информации |
[ 4 ] , преобра |
||
зователях информации, |
в высокочувствительных магни |
|||
тометрах |
[5] и других |
приборах. Ведутся |
исследования |
|
внаправлении совместного использования магнитных:
пленок и полупроводниковых |
элементов [ 6 ] . П р и в е д е н |
ный перечень использования |
Т Ф П в различных радио |
технических устройствах является далеко не полным. Основная цель настоящей работы — ознакомить ра
диоинженеров, интересующихся вопросами технического использования тонких ферромагнитных пленок, с мето дами математического моделирования Т Ф П , а т а к ж е с инженерными методами анализа радиотехнических устройств на их основе.
|
Книга состоит из двух глав. В первой главе рассмот |
||||||
рены вопросы получения моделей тонкой |
ферромагнит |
||||||
ной пленки, связанной с радиотехническими |
цепями. И с |
||||||
следуется |
влияние неоднородностей |
пленок |
на |
парамет |
|||
ры |
ее модели. |
|
|
|
|
|
|
|
Экспериментально показано, |
что |
эквивалентная схе |
||||
ма |
д л я большого класса |
з а д а ч |
с хорошим |
приближени |
|||
ем |
(для |
малого сигнала) |
о т р а ж а е т |
свойства |
реальной |
||
пленки. П р и создании эквивалентной схемы |
магнитосвя- |
||||||
занной пленки, как и при |
создании эквивалентной схемы |
||||||
любого сложного радиоэлектронного устройства, был до
пущен |
компромисс м е ж д у теоретической |
строгостью, |
с одной стороны, и удобством практического |
применения, |
|
с другой. |
|
|
Во второй главе книги рассмотрены различные ра |
||
диотехнические устройства на основе тонких |
ферромаг |
|
нитных |
пленок. Основное внимание при этом уделено |
|
количественному исследованию этих устройств с привле
чением полученной в первой части математической |
мо |
||||
дели |
магнитосвязанной |
пленки — эквивалентной |
схемы . |
||
Д а н о |
описание основных |
физических |
особенностей |
про |
|
цессов в исследуемых устройствах. |
|
|
|
||
Автор счТ-гтает приятным долгом |
выразить |
искрен |
|||
нюю благодарность Е. М. Злочевскому и Ю . И . В о л о -
щенко, |
результаты исследований которых |
использованы |
в настоящей книге. |
|
|
Автор многим обязан проф. К. М. Поливанову, п р о ф . |
||
М. Д . |
Карасеву, Л . И. Телятникову, Г. |
П. З а д е р е ю и |
Л . И. Антонову за критические замечания и полезные советы, учтенные при подготовке рукописи к изданию .
Г л а в а 1
ЭКВИВАЛЕНТНАЯ СХЕМА МАГНИТОСВЯЗАННОЙ ТОНКОЙ ФЕРРОМАГНИТНОЙ ПЛЕНКИ
1.1. |
ВВЕДЕНИЕ |
В |
настоящее время все большее количество физи |
ческих |
явлений используется для построения радиоэлек |
тронных устройств и систем. В первую очередь это от
носится |
к физическим явлениям, |
имеющим |
место |
в твердом |
теле. Д л я анализа, синтеза |
и расчета |
радио |
электронных устройств широко применяются эквивалент ные электрические схемы. Особое значение эквивалент ные схемы приобретают в связи с развивающимися в по
следнее |
время машинным |
проектированием |
радиотехни |
||
ческих |
устройств |
[ 8 ] . |
|
|
|
Следует отметить, что |
д а ж е |
для целей |
машинного |
||
проектирования |
эквивалентные |
схемы д о л ж н ы быть |
|||
максимально упрощены. Степень упрощения диктуется допустимыми ошибками моделирования . Чем точнее эк
вивалентная схема, тем |
она |
сложнее, а сложность |
устройств, которые могут |
быть |
проанализированы д а ж е |
с помощью ЭВМ, ограничена. Поэтому используемые эк
вивалентные схемы о т р а ж а ю т основные свойства |
реаль |
ных устройств всегда с некоторым приближением, |
что не |
обходимо учитывать при определении требований к точ ности расчетов характеристик схем, особенно при исполь зовании Э В М .
Д л я решения большого класса |
задач, |
связанных с |
|||
исследованием |
радиотехнических |
устройств |
на |
основе |
|
Т Ф П , может быть использована линейная |
эквивалентная |
||||
схема. В подобных устройствах рабочий |
режим |
пленки |
|||
определяется |
постоянносмещающими полями, |
большими |
|||
поля анизотропии пленки или соизмеримыми с ним. Это
условие |
выполняется, в первую |
очередь, в |
устройствах |
с Т Ф П , |
в которых используется |
свойство |
ферромагнит |
ного резонанса. Отмеченные обстоятельства приводят к м а л ы м нелинейностям, вносимым пленкой во внешнюю,
связанную |
с ней цепь, |
что |
и позволяет |
рассматривать |
нелинейную |
систему с |
Т Ф П |
при м а л ы х |
сигналах к а к |
линейную. |
|
|
|
|
6