DE1671003B2

DE1671003B2 - Ferromagnetischer mangan magnesium zink feritkoerper mit rechteckfoermiger zystereseschleife fuer speicher und schalt elemente und verfahren zu dessen herstellung

Info

Publication number: DE1671003B2
Application number: DE19651671003
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl.-Ing. 8000 München; Ulrich Richard Dr. 4235 Schermbeck; Kritikos Athanasios Dipl.-Phys. Dr. 8000 München Friess
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1965-09-30
Filing date: 1965-09-30
Publication date: 1972-03-30
Also published as: US3476688A; GB1128639A; NL6612152A; DE1671003A1; FR1506403A

Description

wobei für XO die Ox'de Li₂O und CaO verwendet sind.

2. Ferrit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß 4 bis X Molprozent ZnO und 1 bis 3 Molprozent Li₂Ci verwendet sind. iq

3. Ferrit nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch etwa folgende Zusammensetzung:

43 Molprozent Fe₂C)₃,

30 Molprozent MgC).

20 Molprozent MnC >, ^2S

4 Molprozent ZnO,

2 Molprozent CaC),

1 Molprozent Li₂C).

4. Verfahren zur Herstellung eines ferromagnetischen Ferrites nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsmateriulicn Pur den ferrorr tgnetischen Körper mit L IjC) und CaO gemischt und nach keramischen Gesichtspunkten gepreßt und gesintert werden.

5. Verfahren zur Herstellung eines ferromagnetischen Ferrites nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnct.daßMangan-Magnesium-Zink-Fer^ritpulver mit Li₂O und CaO gemischt und nach keramischen Gesichtspunkten gepreüi und gesintert wird.

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Die Lrtindung bezieht sich auf einen ferromagneti-•chcn Mangan-Magnesium-Zink-Ferritkörper mit lechteckförmiger Hystereseschleife sowie auf ein Verfahren zu dessen Herstellung.

Derartige ferromagnetische Ferritkörper mit einer fechtcckförmigcn Hystereseschleife sind sehr gut tür magnetische Speicher- und Schaltzwecke geeignet.

Fs sind einerseits derartige, sogenannte Rechteckferrite bekannt, bei denen sich während der nach keramischen Gesichtspunkten vorgenommenen Herstellung die rcchteckförmige Hystereseschleife spontan ausbildet. Zu diesen Rechtcckferriteri zählen beispielsweise Mangan-Magnesium-Ferrite, die gegebc- ncnfalls einen Zusatz von Zinkoxid aufweisen, So ist es beispielsweise bekannt, 14 Gewichtsprozent MgC) mit 30 Gewichtsprozent MnO₂ und 56 Gewichtsprozent rotem Eisenoxid zu mischen, in einer Stickstoffatmosphäre bei 125O¹C zu brennen, so daß ein gesinterter Körper entsteht, der ein Verhältnis der Remanenzinduktion zur Sättigungsinduktion von BJB. = 0,83 und eine Koerzitivkraft von H_c = 2.1 Oc aufweist. Neben einer Reihe weiterer Rechteck ferrite mit verschiedenen Komponenten sind auch Lithium enthaltende Rechteckferritc bekannt, die neben Lithium und Eisenoxid Chromoxid oder Kupferoxid aulweisen. Diese Ferrite sind folgendermaßen zusammengesetzt:

Lin.s ' Fe,,,*-,,,Cr₁₁O₄

Li_v -Cu₁-IA- ' ^Fe2t.v " °4

„ = 0,9 bis 1.7, X = 0,25 bis 0,4.

Ein derartiger lithiumhaltiger Kupferferrit weist beispielsweise ein Verhältnis der Remanenzinduktion zur Induktion, bei der sich die Hystereseschleife gerade schließt, von ß_r/fl_c(>0,7 und eine Koerzitivfeldstärke von H_c <0,4 Oe auf. Zur Herstellung eine-, derartigen Ferritkörpers werden Lithiumkarhonai und Eisenoxid zu einem Lithiumferrit gebrannt. Außerdem wird Kupferoxid mit Eisenoxid zu einem Kupferferrit gebrannt, und schließlich werden beide Ferrite gemahlen, gemischt und zu dem angegebenen Lithium-Kupfer-Ferrit gesintert. Darüber hinaus sind Mn-Mg-Rechteckferrite bekannt, die 0 bis 8 Gewichtsprozent Schwermetalloxide oder bei 27.5 bis 66 Molprozent MnO einen Anteil von 4 bis 25 MuI prozent MC) aufweisen. Darunter zühlen mindestens 2 Molprozent MgC) sowie mindestens 2 Molprozent Oxide des Zn. Cu, Ca undoder Cd. Dabei wird der Verwendung von 2 bis etwa Λ6 Molprozent MgO-Anteil der Vorrang eingeräumt. Der Nachteil dieser spontanen Magnesium-Mangan-Rechteckferrite besteht darin, daß ihre Tür Speicher- und Schaltzwecke ausgenutzten Eigenschaften relativ stark temperaturabhängiu sind, so daß diese Körper lediglich in einem Temperaturbereich von etwa 20 bis 40 C. allenfalls zwischen 10 und 40 C, ohne zusätzliche Temperaturoder Stromregelungen verwendbar sind. In diesem Bereich weichen die Fxtremwe. f der betreffenden Eigenschaften um etwa K)¹O voneinander an Der Nachteil der spontanen lithiumhaltigen Nickel- oder Kupferfcrrite besteht darin, daß sie infolge einer relativ hohen Magnetostriktion zu magnetostriktion Schwingungen bei der Bewältigung von Speichcrodcr Schahaufgaben Anlaß geben und so /u erhöhten Störspannungen führen. Das Nutz-Störspannungsverhältnis ist daher relativ gering, so daß Speicherund Schaltelemente unter Verwendung dieser Ferritkörper zusätzlich gedämpft werden müssen.

Neben den sogenannten spontanen Rcchtcckfcrrit körpern sind auch sogenannte induzierte Rechteck ferritkörper bekannt, bei denen der Rcchteckcharakter der Hystereseschleife erst durch eine Temperaturbehandlung in einem Magnetfeld entsteht. Die induzierten Rechteckferritkörper werden insbesondere aus sogenannten !»crminvarferriten hergestellt Das sind in der Re«el Nickeloxid und Kobaltoxid enthaltende, überstnchiomctrische Ferrite, die nach der "smterung langsam abgekühlt werden. Zur Ausb. .ng des Rechteckcharakters der Hystereseschleife wc Jen diese Kerne bei einigen 100°C in einem Magnetfeld getempert oder direkt nach dem Sintern in einem Magnetfeld abgekühlt. Obwohl diese induzierten Rechteck ferritkörper ein größeres Betriebstemperaturgebiet als die spontanen Rechteckferritkörper der oben angegebenen Art aufweisen, zeichnen sie sich durch eine relativ große Schaltkonstante aus, so daß derartige Ferritkörper bei Rechenaufgaben mit großen Rechengeschwindigkeiten nicht brauchbar sind.

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Der Urlindiing liegt die Aufgabe zugrunde, diese !«iluchteile zu beseitigen.

Nach der Erfindung sollen ferromagnetische Man-

tin-Magnesium-Zink-Fcrritkörper mit weniger als ) Molprozent Fe₂Oj, d. h. unterstöchiomiitrische Hiangan-Magnesium-Ferritkörper, folgende Zusammensetzung aufweisen:

< 50 Molprozent Fe₂O₃,

20 bis 25 Molprozent MnO, 22 bis 32 Molprozent MgO, 2 bis 10 Molprozent ZnO, 0,5 bis 5 Molprozent XO,

wobei für XO die jeweils für sich bekannten Oxide Li₂O und CaO verwendet sind.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren werden entweder die Ausgangsmaterialien für den ferroinagnetischen Körper mit den Zusatzoxiden gemischt und nach keramischen Gesichtspunkten gepreßt und gesintert, oder Mangan-Magnesium-Zink-Feriitpulver wird mit den Zusatzoxiden gemischt und nach keramischen Gesichtspunkten gepreßt und gesintert. Bei Verwendung von Lithiumkarbonat als Aubgangsprodukt setzt sich dasselbe im Verlauf des Brennprozesses in Lithiumoxid und Kohlenstoffdioxid um, wobei sich das Lithiumoxid in das Ferritgitter einbaut. Durch den Zusatz von jeweils an sich bekanntem Lithiumoxid und Kalziumoxid zu den unterstöchiometrischen Magnesium-Mangan-Zink-Ferriien wird deren Temperaturverhalten überraschenderweise entscheidend verbessert. Vergleichende Versuche an unterstöchiometrischem Mangan-Magnesium-Zink-Ferrit mit 1 Molprozent Li₂O bzw. 1 Molprozent Li₂O und 2 Molprozent CaO ergaben, daß bei kombinierter Anwendung von Li₂O und CaO im Vergleich zu Kernen, die nur Li₂O enthielten, um elwa 10% höhere Nutzspannungen bei gleichbleibender Störspannung erzHbar sind. Beide Kernsorten, d. h. die nur mit Li₂O und dir zusätzlich mit CaO versetzten unterstöchiometrischen Mangan-Magnesium-Zink-Ferrite, besitzen /war einen großen Betriebs temperaturbereich von etwa 10 bis 60 C. Bei Aussinterung beider Ferritstoffe auf gleiche Nutzspannung besitzt jedoch der Ferrit mit CaO und Li₂O einen etwa um YC höheren Betricbsiemperaturbereich. so du» Uudureh Ά Erfindung zugrunde Hegende Aufgabe

^imEtT\ g 1 «igt -"en aus einem erfindungsgemßen Ferrit gefertigten Speichernngkem Messen Außendurchmesser 1,2 mm betragt. Du h das ze η trale SDficherlo^h 2 s hd Leitungen 3« bis Jt gßlunri, die zu Durchführung der Speicheraufgaben dienen. In Fi Ϊ ^ ist das Zusammensetzungsdiagramm mit der dem Beispiel zugeordneten Zusammenset-

Agenden Zusammensetzung 43 Molucr luig 20 Molprozent

Κ 4MÄ;ozem ta 2 Mofprozent CaO und iMoiprozent LUO weisen nach der Sinterung und ,o Ab^Mküilun^Zg untefden,üblichen Bedingungen folgende Mittelwerte bei I, = 550 mA; IJ Ij - 0.55, J, ^υ-!^ auf. _

¹⁵ Nutzspannung uV, (mV)
StörspannungdV. (mV).

Schaltzeit ι „(mV)

1(V₁IdV.

25 C

59 7,5 0 88 7,9

UO C

85 7,2 0,7

11,7

Durch die gemeinsame Verwendung der Zusätze Kalziumoxid und Lithiumoxid wird nicht nur die Sinterführung vereinfacht, sondern es wird vor allem

die Temperaturkonstanz verbessert.

Mit diesen Kernen ausgerüstete Speicher sind im Temperaturbereich von +5 bis +6O¹C und bei temperaturabhängiger Stromregelung von - 5 bis über 70 C ohne zusätzliche Kompensationselemente

verwendbar. Zusätzliche Störspannungen durch magnetostriktive Schwingungen sind derart gering, daß eine Bedämpfung der Kerne, die bisher durch Vergießen derselben vorgenommen wurde, nicht erforderlich ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

15 Patentansprüche:

1. Ferromagnetischer unterstöchiometrischer Mangan-Magnesium-Zink-Ferrit mit rechteckformiger Hystereseschleife für Speicher- und Sl halt-Clcmcnlu mit einem großen Betriebstemperaturbereich von etwa IO bis etwa 60^iJC, gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung:

weniger als 50 Molprozent Fe₂O₃, ^IQ

22 bis 32 Molprozent MgO,

20 bis 25 Molprozent MnO,

2 bis 10 Molprozent ZnO,

0,5 bis 5 Molprozent XO,