Полезное:
Как сделать разговор полезным и приятным
Как сделать объемную звезду своими руками
Как сделать то, что делать не хочется?
Как сделать погремушку
Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами
Как сделать идею коммерческой
Как сделать хорошую растяжку ног?
Как сделать наш разум здоровым?
Как сделать, чтобы люди обманывали меньше
Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили?
Как сделать лучше себе и другим людям
Как сделать свидание интересным?
Категории:
АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника
Основные теоретические положения. Сегнетоэлектриками называют вещества, обладающие в определенном интервале температур спонтанной (самопроизвольной) поляризацией
|
|
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. 1, а), поэтому суммарная поляризованность образца в целом равняется нулю.
Внешнее электрическое поле изменяет направления электрических моментов доменов, что создает эффект очень сильной поляризации (рис.1, б). Именно этим объясняются свойственные сегнегоэлектрическим материалам сверхвысокие значения диэлектрической проницаемости e (до сотен тысяч).
Следствием доменного строения сегнетоэлектриков является нелинейная зависимость электрической индукции (или поляризации) от напряженности электрического поля. Эта зависимость имеет вид петли гистерезиса (рис. 2).
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.
|
а б
а б
Рис.1. Доменное строение сегнетоэлектрика в отсутствии внешнего электрического поля (а) и при приложении внешнего электрического поля напряженностью Е (б)
|
Рис. 2. Основная кривая поляризации сегнетоэлектрика (кривая ОА) и петля диэлектрического гистерезиса
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). 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 (рис. 3).
В настоящее время известно несколько сотен соединений, обладающих свойствами сегнетоэлектриков, среди них титанат бария ВаТiО3, титанат свинца РвТiО3, ниобат калия КNbО3.
Температура перехода в спонтанно поляризованное состояние (точка Кюри) у различных сегнетоэлектриков составляет от нескольких кельвинов (например, у Рb2Nb2О7 ТК = 15 К, ТК = 393 К у титаната бария) и до полутора тысяч кельвинов (например, у LiNbО3 ТК = 1483 К).
 |
Рис. 3. Зависимость диэлектрической проницаемости сегнетоэлектрика от температуры
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.).
Date: 2015-07-25; view: 499; Нарушение авторских прав