|
|
Спонтанная поляризация. Сегнетоэлектрики2.1.5. Среди ионных полярных кристаллов есть такие, которые способны поляризоваться без каких-либо внешних воздействий, самопроизвольно, спонтанно. Такой диэлектрик можно представить цепочкой диполей, образование которых обусловлено несовпадением «центров тяжести» положительных и отрицательных ионов. Сегнетоэлектриками называют вещества, обладающие в определенном интервале температур спонтанной (самопроизвольной) поляризацией, которая существенно изменяется под влиянием внешних воздействий: электрического поля, упругих напряжений, изменения температуры и др. Спонтанная поляризация, то есть наличие электрического дипольного момента в отсутствии внешнего электрического поля, обусловлена особенностями строения сегнетоэлектриков. В отсутствии внешнего электрического поля сегнетоэлектрики имеют доменную структуру. Домены представляют собой макроскопические области вещества, обладающие самопроизвольной поляризацией. Направления электрических моментов у разных доменов различно (рис. 2.5, а), поэтому суммарная поляризованность образца в целом равняется нулю. Внешнее электрическое поле изменяет направления электрических моментов доменов, что создает эффект очень сильной поляризации (рис.2.5, б). Именно этим объясняются свойственные сегнегоэлектрическим материалам сверхвысокие значения диэлектрической проницаемости e (до сотен тысяч). Следствием доменного строения сегнетоэлектриков является нелинейная зависимость их электрической индукции (или поляризации) от напряженности электрического поля, зависимость имеет вид петли гистерезиса (рис. 2.6).
а б Рис. 2.5. Доменное строение сегнетоэлектрика в отсутствие внешнего электрического поля (а) и при приложении внешнего электрического поля напряженностью Е (б)
Рис. 2.6. Основная кривая поляризации сегнетоэлектрика (кривая ОА) и петля диэлектрического гистерезиса
Участок кривой ОА соответствует процессу роста доменов, у которых вектор спонтанной поляризации образует наименьший угол с направлением поля. В точке А наступает состояние технического насыщения, поляризация достигает максимального значения Pmax, все домены ориентируются по направлению поля. Кривую ОА называют кривой заряда сегнетоэлектрического конденсатора. Если в поляризованном до насыщения образце уменьшить напряженность поля до 0, то поляризация в 0 не обратится, а примет некоторое остаточное значение Pост (рис.2.6). При воздействии полем противоположной полярности поляризация быстро уменьшается и при некоторой напряженности поля Ес (называемой коэрцитивной силой) обращается в ноль. Так как наличие гистерезиса - это результат запаздывания поляризации по отношению к внешнему электрическому полю, то площадь, ограниченная петлей гистерезиса, пропорциональна потерям, связанным с затратами энергии электрического поля на ориентацию доменов. Специфические свойства сегнетоэлектриков проявляются только в определенном интервале температур. При увеличении температуры усиливается тепловое движение и, как следствие, нарушается доменная структура. Таким образом происходит переход из сегнетоэлектрической фазы в параэлектрическую. Температура, выше которой спонтанная поляризация исчезает называется точкой Кюри. В точке Кюри диэлектрическая проницаемость достигает максимума. В настоящее время известно несколько сотен соединений, обладающих свойствами сегнетоэлектриков. Наиболее известны среди них титанат бария ВаТiО3, титанат свинца Рb ТiО3, ниобат калия КNbО3. Температура перехода в спонтанно поляризованное состояние (точка Кюри) у различных сегнетоэлектриков составляет от нескольких Кельвин (например, у Рb2Nb2О7 ТК = 15 К), ТК = 393 К для титаната бария, и до полутора тысяч Кельвин (например, у LiNbО3 ТК = 1483 К). В техническом применении сегнетоэлектриков наметилось несколько направлений, важнейшими из которых считаются: - изготовление малогабаритных низкочастотных конденсаторов с большой удельной емкостью; - использование материалов с большой нелинейностью поляризации как основы различных радиотехнических устройств (параметрических усилителей, низкочастотных усилителей мощности, умножителей частоты, стабилизаторов напряжения и др.).
2.2. Электрофизические процессы в диэлектриках
  Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право...  Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...  ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры...  ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования... Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
|
