 |
P/E=X=const. Пироэлектрики. Группы сегнетоэлектриков. Первая группа. Вторая группа. Третья группа
|
|
|
|
P/E=X=const
Кристаллические решетки большинства диэлектриков построены из положительных и отрицательных ионов. Из кристаллических веществ наиболее высокой симметрией обладают кристаллы с кубической решеткой. Под действием внешнего электрического поля кристалл поляризуется, и симметрия его понижается. Когда внешнее поле исчезает, кристалл восстанавливает свою симметрию.
В некоторых кристаллах электрическая поляризация может возникать и при отсутствии внешнего поля, спонтанно. Так выглядит в поляризованном свете кристалл молибденита гадолиния. Обычно спонтанная поляризация неоднородная. Кристалл разбивается на домены – области с однородной поляризацией. Развитие много доменной структуры уменьшает суммарную поляризацию.
Пироэлектрики
В пироэлектриках спонтанная поляризация экранирует со свободными зарядами, которые компенсируют связанные заряды. Нагревание пироэлектрика изменяет его поляризацию. При температуре плавления пироэлектрические свойства исчезают вовсе.
Часть пироэлектриков относится к сегнетоэлектрикам. У них направление поляризации может быть изменено внешним электрическим полем.
Существует гистерезисная зависимость между ориентацией поляризации сегнетоэлектрика и величиной внешнего поля.
В достаточно слабых полях поляризация линейно зависит от величины поля. При его дальнейшем увеличении все домены ориентируются по направлению поля, переходя в режим насыщения. При уменьшении поля до нуля кристалл остается поляризованным. Отрезок СО называют остаточной поляризацией.
Поле, при котором происходит изменение направления поляризации, отрезок ДО называют коэрцитивной силой.
|
|
|
Наконец, кристалл полностью меняет направление поляризации. При очередном изменении поля кривая поляризации замыкается.
Группы сегнетоэлектриков
Микроскопическая теория фазовых переходов разделяет сегнетоэлектрики на две группы.
Первая группа
Титанат бария относится к первой группе, и как ее еще называют, группе сегнетоэлектриков типа смещения. В неполярном состоянии титанат бария имеет кубическую симметрию.
При фазовом переходе в полярное состояние ионные подрешетки смещаются, симметрия кристаллической структуры понижается.
Вторая группа
Ко второй группе относят кристаллы типа нитрата натрия, у которых в неполярной фазе имеется разупорядоченная подрешетка структурных элементов. Здесь фазовый переход в полярное состояние связан с упорядочением структуры кристалла.
Причем в различных кристаллах может быть два или несколько вероятных положений равновесия. Существуют кристаллы, в которых цепочки диполя имеют антипараллельные ориентации. Суммарный дипольный момент таких кристаллов равен нулю. Такие кристаллы называют анти сегнетоэлектриками.
В них зависимость поляризации линейная, вплоть до критического значения поля.
Дальнейшее увеличение величины поля сопровождается переходом в сегнетоэлектрическую фазу.
Третья группа
Существует еще одна группа кристаллов – сегнетоэлектриков.
Ориентация дипольных моментов у них такова, что по одному направлению они имеют свойства анти сегнетоэлектриков, а по-другому сегнетоэлектриков. Фазовые переходы у сегнетоэлектриков бывают двух родов.
При фазовом переходе второго рода в точке Кюри спонтанная поляризация плавно уменьшается до нуля, а диэлектрическая восприимчивость, меняясь резко, достигает огромных величин.
При фазовом переходе первого рода поляризация исчезает скачком. Также скачком изменяется электрическая восприимчивость.
|
|
|
Большая величина диэлектрической проницаемости, электрополяризации сегнетоэлектриков, делает их перспективными материалами современной техники. Например, уже широко используют нелинейные свойства прозрачной сегнетокерамики. Чем ярче свет, тем сильнее он поглощается специальными очками.
Это является эффективной защитой зрения рабочих в некоторых производствах, связанных с внезапными и интенсивными вспышками света. Для передачи информации с помощью лазерного луча применяют сегнетоэлектрические кристаллы с электрооптическим эффектом. В пределах прямой видимости лазерный луч моделируется в кристалле. Затем луч попадает в комплекс приемной аппаратуры, где информация выделяется и воспроизводится.
|
|
|
