Краткие теоретические сведения. Сегнетоэлектриками называют вещества, у которых в отсутствии внешнего поля в определенном интервале температур и давлений существует спонтанная электрическая

⇐ ПредыдущаяСтр 10 из 13Следующая ⇒

Сегнетоэлектриками называют вещества, у которых в отсутствии внешнего поля в определенном интервале температур и давлений существует спонтанная электрическая поляризация, направление которой может быть изменено электрическим полем.

В настоящее время число известных сегнетоэлектриков достигает нескольких сотен, что позволяет считать сегнетоэлсктричество достаточно распространенным явлением в диэлектриках. Наиболее широко известны и исследованы сегнетоэлсктрнческне кристаллы сегнетовой соли, титаната бария, тригшщинсульфата, ниобата лития, а также кристаллические (керамические) сегаетоэлектрики на основе титаната бария и цирконата-титаната свинца.

Применение сегнетоэлектричесхих материалов для создания:

- малогабаритных конденсаторов, нелинейных элементов,

- электрооптических модуляторов, пироэлектрических приемников излучения, запоминающих устройств ставит их в один ряд с важнейшими материалами электронной техники. В поляризованном состоянии сегнетоэлектрики являются хорошими пьезоэлектриками и находят широкое применение в пьезотехнике.

Свойства сегнетоэлектриков характеризуются рядом особенностей, среди которых можно выделить следующие:

- высокие значения диэлектрической проницаемости, достигающей десятков и сотен тысяч.

- наличие диэлектрического гистерезиса, т.е. отставания поляризации от приложенного электрического поля.

- сильная зависимость диэлектрической проницаемости от напряженности поля и от температуры. При определенной температуре, называемой точкой Кюри, сегнетоэлектрик испытывает фазовый переход, сопровождающийся изменением симметрии кристаллической решетки и исчезновением спонтанной поляризацией. В точке Кюри диэлектрическая проницаемость достигает максимального значения.

При понижении температуры ниже точки Кюри в отсутствии внешнего электрического поля сегнетоэлектрики разбиваются на множество областей-доменов, в которых направление вектора спонтанной поляризации различно. Изменение доменной структуры сегнетоэлектриков под действием электрического поля приводит к дополнительным диэлектрическим потерям, которые определяются площадью гистерезисной петли, а также к зависимости диэлектрической проницаемости от напряженности и вида приложенного электрического поля. Для характеристики сегнетоэлектрических материалов в различных условиях работы используют понятие статической, реверсивной, эффективной диэлектрической проницаемости.

Статическая диэлектрическая проницаемость сегнетоэлектриков определяется по основной кривой поляризации сегнетоэлектриков

(7.1)

Реверсивная диэлектрическая проницаемость характеризует изменение поляризации диэлектрика в переменном электрическом поде при одновременном воздействии постоянного электрического поля.

Эффективная диэлектрическая проницаемость характеризуется как эффективная емкость конденсатора. Определяется по действующему значению тока при заданном U_c с определенной f:

(7.2)

где I - действующее значение несинусоидального тока, проходящего в цепи с нелинейным элементом при заданном действующем напряжении U_с угловой частотой w.

По типу химической связи они делятся на две группы:

· ионные кристаллы,

· дипольные кристаллы,

существенно различающихся как по своему кристаллическому строению, так и по физико-химическим свойствам. Разнообразие свойств сегнетоэлектриков обуславливает широкое применение во многих областях науки и техники.

В настоящей работе свойства сегнетоэлектриков исследуются осциллографическим и другими методами на промышленной частоте. Для исследования сегнетоэлектриков по петлям гистерезиса на горизонтальный вход осциллографа (вход X) подается напряжение с резистора R₁, пропорциональное полному напряжению на входе схемы, измеряемому вольтметром PV₁ (см. рис. 1). Приложенное напряжение падает на испытуемом образце, так как его емкость С_х много меньше емкости последовательно соединенного образцового конденсатора С₀₂, с которого снимается напряжение на вертикальный вход осциллографа (вход Y). В переменном поле заряды последовательно включенных конденсаторов равны. Поэтому падение напряжения на конденсаторе С₀₂ пропорционально заряду на нелинейном конденсаторе С_х:

Q₀₂=C₀₂×U₃=Q_x×U₁ (7.3)

Таким образом, на экране осциллографа можно видеть зависимость заряда Q_x сегнетоэлектрического конденсатора от напряжения на обкладках. Зная площадь электродов, легко рассчитать значение полной поляризации (электрический момент единицы объема) образца:

P_п=Q_x/S₀ (7.4)

4. Для исследования эффективной и реверсивной нелинейности сегнетоэлектриков используются регулируемые генераторы G₁, G₂. Падение измеряется с помощью вольтметра PV₃. Напряжение генератора G₂, измеряемое PV₂, управляет реверсивной емкостью сегнетоэлектрического конденсатора С_х. Объектом исследования является варикондовая сегнетокерамика на основе титанатабария.

Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 328; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 4 5 6 7 8 91011 12 13 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!