Сегнетоелектрики

Ряд хімічних сполук в твердому стані мають унікальні діелектричні властивості та знаходять широке застосування в техніці. Вперше ці особливості були виявлені у сегнетовій солі, тому весь клас подібних речовин одержав назву сегнетоелектриків, або фероелектриків. Сегнетова сіль являє собою подвійну натрєівокалієву сіль винної кислоти NaKC₄H₄O₆×4H₂O. Її кристали відносяться до ромбічної сингонії (тобто з низькою симетрією) і тому виявляють різку анізотропію властивостей. Аномальні властивості сегнетової солі були відкриті у 1921 році Валашеком, а в 1930-1934 роках детально досліджені Ігором Курчатовим та Павлом Кобеко.

У чому ж унікальність властивостей сегнетоелектриків ?

1. Звичайні діелектрики мають діелектричну проникність порядку від декількох одиниць до декількох десятків. У сегнетоелектриків значення може становити .

2. На відміну від звичайних діелектриків, для яких не залежить від напруженості електричного поля і залежність є прямою, у сегнетоелектриків залежність діелектричної проникності від поля складна, має максимум, в якому спостерігаються зазначене вище значення .

3. Величина для сегнетоелектрика залежить не тільки від напруженості електричного поля, але і від передісторії зразку, тобто від того, в яких електричних полях раніше знаходився зразок. Має місце явище сегнетоелектричного (діелектричного) гістерезису.

Якщо помістити сегнетоелектрик у зовнішнє електричне поле і збільшувати його, то вектор поляризації зразку різко зростає, разом з ним зростає і вектор електричної індукції . Оскільки може досягати , масштаб по осях і різний – одиницям величини відповідають десятки і сотні тисяч одиниць . Із подальшим зростанням електричного поля збільшення сповільнюється. Відповідно величина проходить через максимум (точка G), прямуючи при великих полях до 1. Це пов’язано із уповільненням поляризації зразка (все, що могло, вже поляризувалось), вектор поляризації прямує до постійного значення (точка В). Зауважимо, що постійному значенню відповідає лінійна залежність з кутом нахилу 45⁰, тому що . Однак, різниця масштабів по осях робить цей нахил малим.

Якщо тепер ми будемо зменшувати напруженість електричного поля, то крива не повторюватиме хід залежності на ділянці АGВ, вона пройде вище (ділянка ВС) і при ми одержимо , а остаточну індукцію , де залишкова поляризація. Сегнетоелектрик залишається поляризованим і при відсутності зовнішнього електричного поля. Щоб знищити залишкову поляризацію, треба створити електричне поле, протилежне вихідному за значенням і величиною, що відповідає відрізку AF. Це аналог коерцитивної сили у магнетиках. Поняття коерцитивної сили було введено вперше для магнетику із назвою коерцит.

Подальший хід кривої при зменшенні і зростанні напруженості електричного поля показано на рисунку. Ми одержали петлю гістерезису. Форма і розміри цієї петлі залежать від того, при яких значеннях ми перериваємо зростання або зменшення поля.

4. Всі унікальні особливості сегнетоелектриків спостерігаються при температурах нижче деякої критичної, яка називається точкою Кюрі (або температурою Кюрі) . При температурах, вищих точки Кюрі , сегнетоелектрик перетворюється у звичайний діелектрик, а його діелектрична проникність зменшується за законом Кюрі-Вейсса

де стала величина.

Для пояснення цих унікальних властивостей сегнетоелектриків ми будемо розглядати сегнетоелектрики з точки зору наявності у них сегнетоелектричних доменів, тобто спонтанно (самі по собі) поляризованих областей.

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Частотна залежність сумарної діелектричної проникності діелектриків	\|	Сегнетоелектричні домени

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.004 сек.