Активные диэлектрики.Сегнетоэлектрики.



Диэлектрики, свойствами которых можно управлять с помощью с помощью внешних энергетических воздействий и использовать эти воздействия для создания функциональных элементов электроники, называются активными диэлектриками. Это сегнето-, пьезо- и пироэлектрики; электро-, магнито- и акустооптические материалы; диэлектрические кристаллы с нелинейными оптическими свойствами.

Сегнетоэлектрики – вещества, обладающие спонтанной поляризацией, направление которой может быть изменено с помощью внешнего электрического поля. Это их свойство проявляется только в определенном диапазоне температур.

В настоящее время известно несколько сотен сегнетоэлектриков, которые по типу химической связи и физическим свойствам принято подразделять на две группы:

- ионные кристаллы, к которым относятся титанат бария, титанат свинца, ниобат калия и др.;

- дипольные кристаллы: сегнетова соль, триглицинсульфат, дигидрофосфат калия и др.

Все соединения первой группы в отличие от дипольных нерастворимы в воде, обладают значительной механической прочностью, легко получаются.

Сегнетоэлектрики находят применение для изготовления конденсаторов, материалов для диэлектрических усилителей, модуляторов и других управляемых устройств, ячеек памяти в вычислительной технике, для преобразования лазерного излучения.

Для изготовления нелинейных конденсаторов применяются другие сегнетоэлектрические материалы, обладающие резко выраженными нелинейными свойствами – сильной зависимостью диэлектрической проницаемости от напряженности электрического поля. Такие материалы называются варикондами.

 

Пьезо- и пироэлектрики.

Пьезоэлектрики – диэлектрики с сильно выраженным пьезоэлектрическим эффектом. Прямым пьезоэлектрическим эффектом называют явление поляризации диэлектрика под действием механических напряжений. При обратномпьезоэффекте происходит изменение размеров диэлектрика под действием приложенного электрического поля.

Среди материалов, применяемых в пьезотехнике, важное место занимает монокристаллический кварц. Кроме него для изготовления пьезопреобразователей используют кристаллы сульфата лития, сегнетовой соли, ниобата и танталата лития, а также пьезоэлектрическая керамика, преимущество которой перед монокристаллами – возможность изготовления элементов сложной формы и любого размера. Она применяется для изготовления малогабаритных микрофонов, телефонов, детонаторов, датчиков давлений, деформаций, ускорений, вибраций и т.д.

Пироэлектрики – диэлектрики, обладающие пироэлектрическим эффектом. Пироэлектрический эффект состоит в изменении спонтанной поляризации диэлектриков при изменении температуры. К пироэлектрикам относятся турмалин и сульфит лития. Пироэлектрики спонтанно поляризованы, но в отличие от сегнетоэлектриков направление их поляризации не может быть изменено внешним электрическим полем.

Пироэффект используется для создания тепловых датчиков и приемников лучистой энергии.

Общие сведения о магнетизме.

Любое вещество, будучи помещенным в магнитное поле, приобретает некоторый магнитный момент М. Магнитный момент единицы объема вещества называют намагниченностью JM = dM / V.

Намагниченность связана с напряженностью магнитного поля соотношениемJM = kMH,где kM – безразмерная величина, характеризующая способность данного вещества намагничиваться в магнитном поле и называемая магнитной восприимчивостью, которая численно равна намагниченности при единичной напряженности поля.

Первопричиной магнитных свойств вещества являются внутренние скрытые формы движения электрических зарядов, представляющие собой элементарные круговые токи, обладающие магнитными моментами.Такими токами являются электронные спины и орбитальное вращение электронов в атомах.

Классификация веществ по магнитным свойствам.

По реакции на внешнее магнитное поле и характеру внутреннего магнитного упорядочения все вещества в природе можно подразделить на пять групп: диамагнетики, парамагнетики, ферромагнетики, антиферромагнетики и ферримагнетики.

К диамагнетикам относят вещества, у которых магнитная восприимчивость отрицательна и не зависит от напряженности внешнего магнитного поля. Это инертные газы, водород, азот, многие жидкости (вода, нефть и ее производные), ряд металлов (медь серебро, золото, цинк, ртуть, галлий), большинство полупроводников (кремний, германий) и органических соединений, щелочно-галлоидные кристаллы, неорганические стекла и др.

К парамагнетикам относят вещества с положительной магнитной восприимчивостью, не зависящей от напряженности внешнего магнитного поля. Это кислород, окись азота, щелочные и щелочно-земельные металлы, соли железа, кобальта, никеля и редкоземельных металлов.

К ферромагнетикам относят вещества с большой положительной магнитной восприимчивостью (до 106), которая сильно зависит от напряженности магнитного поля и температуры. Особые свойства ферромагнетиков обусловлены их доменным строением. Домены представляют собой макроскопические области, намагниченные практически до насыщениядаже в отсутствие внешнего магнитного поля.

Антиферромагнетиками являются вещества, в которых ниже некоторой температуры спонтанно возникает антипараллельная ориентация элементарных магнитных моментов одинаковых атомов или ионов кристаллической решетки. Для них характерна небольшая положительная магнитная восприимчивость, которая сильно зависит от темрературы. Антиферромагнетизм обнаружен у хрома, марганца и ряда редкоземельных элементов, простейших химических соединений на основе галогенидов, сульфидов, карбонатов и т.п.

К ферримагнетикам относят вещества, магнитные свойства которых обусловлены некомпенсированным антиферромагнетизмом. Их свойствами обладают некоторые металлические сплавы, но, главным образом, различные оксидные соединения, среди которых наибольший практический интерес представляют ферриты.

Диа-, пара- и антиферромагнетики можно объединить в группу слабомагнитных веществ, тогда как ферро- и ферримагнетики представляют собой сильномагнитныематериалы.


Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 512; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:






Мы поможем в написании ваших работ!