Технология математической обработки результатов исследования проводимости ферритов в слабых электрических полях

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 U-образной формы, применяемых для изготовления синфазных дросселей в кинескопах персональных компьютеров.

Таблица 1

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 I(U) для образца марки 17L7M224.

Зависимость I от U

Рисунок 1. Зависимость I(U) для образца марки 17L7M224

Расчет напряженности электрического поля приложенного к образцу выполнен на базе пакета прикладных программ MS Office. 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

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.