11第10讲电滞回线与磁滞回线课件

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Company Logo,第,10,讲 电滞回线与磁滞回线,中南,大学物理与电子学院,先进,材料超微结构与超快过程,研究所,2015-06-03,主 讲：周聪华,内容提要,一、概述,二,、电滞回线,三,、磁滞回线,四、参考,文献与课后习题,一、概述,1.1,存储器,内存,U,盘,硬盘,磁带,光盘,软盘,一、概述,内存,U,盘,硬盘,磁带,光盘,软盘,1.2,存储器材料,一、概述,内存,U,盘,硬盘,磁带,光盘,软盘,1.2,存储器材料,一、概述,光盘,1.2,存储器材料：介质,一、概述,内存,U,盘,RAM,断电,-,存储易失,CMOS:,Complementary Metal Oxide Semiconductor,RAM,断电,-,存储不失,1.2,存储器材料：晶体管,一、概述,CMOS,G,D,S,p,1.2,存储器材料：晶体管,p,G,D,S,电子反型层,(b,),沟道,中产生反型层电荷,p,G,D,S,空间电荷区,(a,),沟道,中无反型层电荷,一、概述,1.2,存储器材料：晶体管,关！,开！,一、概述,RAM,存储易失,U,盘,-,存储不失,1.2,存储器材料：晶体管,p,G,D,S,电子反型层,(b,),沟道,中产生反型层电荷,浮栅,隧道效应：电荷从基底注入到,FG,中,一、概述,硬盘,磁带,软盘,1.2,存储器材料：磁性,巨磁阻效应：,Giant Magneto Resistance,2007,年,Nobel,物理奖：,阿尔贝,费尔,(,法国,),彼得,格林贝格尔,(,德国,),1TB(1000GB),1kB(1000B),一、概述,1.2,存储器材料：磁性,巨磁阻效应：,Giant Magnetic Resistance,一、概述,1.2,存储器材料：磁性,磁头读写数据,一、概述,1.2,存储器材料：磁性,磁存储,单根纳米线或许可以作为一个存储单元,二、电滞回线,2.1,偶极矩,15,C,H,+,H,+,H,+,H,+,正负电荷,中心重合,甲烷分子,+,正电荷中心,负电荷,中心,H,+,+,H,O,水分子,分子电偶极矩,Company Logo,1.无极分子,的,位移极化,+,-,-,-,+,H,e,+-,+,-,+-,+-,+-,+-,+-,+-,+-,+-,+-,+-,+-,+-,+-,+-,+-,+-,+-,+-,+-,+-,均匀介质,+,-,+,-,+,-,+,-,+,-,+,-,+,-,+,-,+,-,+,-,+,-,+,-,+,-,+,-,+,-,+,-,+,-,+,-,+,-,+,-,+,-,+,-,+,-,+,-,+,-,+-,+-,+-,+-,+-,+-,+-,+-,+-,+-,+-,+-,非均匀介质,+-,+-,+-,+-,+-,-,q,q,二、电滞回线,2.2,极化,二、电滞回线,2.2,极化,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,两端面出现,极化电荷层,转向外电场,加上外场,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,二、电滞回线,2.3,铁电体,ABX,3,：钙钛矿类晶体结构,1,四方晶系,钛酸钡,锆酸铅,2,偶极矩,铁电,压电,热电,二、电滞回线,2.4,铁电体的电滞回线,自发极化,Ps,剩余极化,Pr,矫顽电场,Ec,P,是,E,的双值函数,P,的取值与计划过程有关,翻转：,Switchable,二、电滞回线,2.4,铁电体的电滞回线,二、电滞回线,2.4,铁电体的电滞回线,偏光显微镜观察的电畴,Company Logo,二、电滞回线,2.4,铁电体的电滞回线,电畴取向,Company Logo,二、电滞回线,2.4,铁电体的电滞回线,居里点温度：,顺电相,-,铁电相,顺电相,铁电相,二、电滞回线,2.4,铁电体的应用,铁电存储器：响应速度快、擦写次数高、,存储密度高，为高密度存储提供一种可能,磁介质,能与磁场产生相互作用的物质,磁 化,磁介质在磁场作用下所发生的变化,一、物质磁性的概述,R,I,无磁介质时：,三、磁滞回线,3.1,磁介质,R,I,R,I,R,I,锰、铬、氮气,-,银、铜、氢,.,铁、钴、镍及其合金,此种磁介质称,为,顺磁质,此种磁介质称,为,抗磁质,此种磁介质称,为,铁磁质,三、磁滞回线,3.1,磁介质,Company Logo,分子磁矩,轨道磁矩,自旋磁矩,电子绕核的轨道运动,电子自旋,等效于圆电流,分子电流,三、磁滞回线,3.2,分子磁矩,Company Logo,轨道角动量与磁矩的关系：,电子磁矩受到力矩,角动量定理,绕磁场进动,附加一磁矩 与外场 反向。,三、磁滞回线,3.2,分子磁矩,三、磁滞回线,3.3,顺磁质,1,、顺磁质,分子的固有磁矩不为零,无外磁场作用时，由于分子的热运动，分子磁矩取向各不相同,整个介质不显磁性。,三、磁滞回线,有,外磁场时，分子磁矩要受到一个力矩的作用，使分子磁矩转向外磁场的,方向，使介质内部磁场增强。,3.3,顺磁质,三、磁滞回线,附加磁矩,与 相比要小得多，,相差两个数量级。因此磁介质中的,磁场是加强了。,3.3,顺磁质,Company Logo,三、磁滞回线,3.4,抗磁质,分子的固有磁矩为零,电子绕核的轨道运动电子本身自旋,外磁场场作用下，由进动产生附加磁矩,电子的附加磁矩总是削弱外磁场的作用。,抗磁性是一切磁介质共同具有的特性。,总与外磁场方向,反向,测量磁滞回线的实验装置,0,5,10,15,20,磁强计,A,测量,H,测量,B,的探头,（霍尔元件）,电阻,电流表,螺绕环,铁环,狭缝,换,向,开,关,铁磁质的磁化规律,三、磁滞回线,3.5,铁磁质,磁强计测量,B,由,得出,曲线,原理,:,励磁电流,I;,用安培定理得,H,三、磁滞回线,3.5,铁磁质,铁磁质的磁化规律,Company Logo,初始磁,化曲线,.,.,.,.,.,.,.,矫顽力,饱和磁感应强度,磁滞回线,剩 磁,三、磁滞回线,3.5,铁磁质,Company Logo,（,1,）铁,磁质相邻原子的电子之间,存在强,“交换耦合作用”,，使得在无外磁场作用时，电子自旋磁矩能在小区域内自发地平行排列，形成自发磁化达到饱和状态的微小区域,。这些,区域称为,“磁畴”,多晶磁畴结构,示意图,三、磁滞回线,3.5,铁磁质,Company Logo,软磁材料作,变压器,。,纯铁，硅钢坡莫合金,(,Fe,，,Ni,),，铁氧体等。,r,大，易磁化、易退磁（起始磁化率大）。饱和磁感应强度大，,矫顽力,(,Hc,),小，磁滞回线的面积窄而长，损耗小（,HdB,面积小）。,还用于,继电器,、,电机,、以及各种高频电磁元件的,磁芯、磁棒,。,(1),软磁材料,三、磁滞回线,3.6,铁磁质应用,Company Logo,三、磁滞回线,3.6,铁磁质应用,(2),硬磁材料,作永久磁铁,钨钢，碳钢，铝镍钴合金,矫顽力,(,Hc,),大（,10,2,A/m),，,剩磁,B,r,大。,磁滞回线,的面积大，损耗大。,还用于磁电式电表中的,永磁铁,。,耳机中的,永久磁铁,，,永磁扬声器,。,Company Logo,三、磁滞回线,3.6,铁磁质应用,(3),矩磁材料,作存储元件,B,r,=,B,S,，,H,c,不大,，磁滞回线是矩形。,用于记忆元件，当,+,脉冲产生,HH,C,使,磁芯呈,+B,态，则,脉冲产生,H,H,C,使,磁芯呈,B,态，可做为二进制的两个态。,锰镁铁氧体，锂锰铁氧体,四、课后,思考题,思考题,1,，电滞回线与磁滞回线有何区别与联系？,2,，当前超薄,PC,机中使用的固态硬盘，其存储单元是什么？有什么缺点？,答案可通过邮件提交：,姓名,-,学号,-,第,10,讲,作业,Company Logo,谢 谢！,