Ferroelektrika is elemente met spontane elektriese polarisasie (SEP). Die inisieerders van die omkering daarvan kan toepassings van die elektriese reeks E met toepaslike parameters en rigtingvektore wees. Hierdie proses word repolarisasie genoem. Dit gaan noodwendig met histerese gepaard.
Algemene kenmerke
Ferroelektrika is komponente wat:
het
- Kolossale permittiwiteit.
- Kragtige piëzo-module.
- Loop.
Die gebruik van ferroelektrika word in baie nywerhede uitgevoer. Hier is 'n paar voorbeelde:
- Radio-ingenieurswese.
- Kwantumelektronika.
- Meettegnologie.
- Elektriese akoestiek.
Ferroelektrika is vaste stowwe wat nie metale is nie. Hul studie is die doeltreffendste wanneer hul toestand enkelkristal is.
Bright besonderhede
Daar is net drie van hierdie elemente:
- Omkeerbare polarisasie.
- Nie-lineariteit.
- Anomale kenmerke.
Baie ferro-elektriese toestelle hou op om ferro-elektries te wees wanneer hulle in istemperatuuroorgangstoestande. Sulke parameters word TK genoem. Stowwe tree abnormaal op. Hul diëlektriese konstante ontwikkel vinnig en bereik vaste vlakke.
Klassifikasie
Sy is nogal kompleks. Gewoonlik is sy sleutelaspekte die ontwerp van die elemente en die tegnologie van vorming van die SEP in kontak daarmee tydens die verandering van fases. Hier is 'n verdeling in twee tipes:
- Het 'n verrekening. Hulle ione verskuif tydens fasebeweging.
- Orde is chaos. Onder soortgelyke toestande word die dipole van die beginfase daarin georden.
Hierdie spesies het ook subspesies. Bevooroordeelde komponente val byvoorbeeld in twee kategorieë: perovskiete en pseudo-ilmeniete.
Die tweede tipe het 'n verdeling in drie klasse:
- Kaliumdiwaterstoffosfate (KDR) en alkalimetale (bv. KH2AsO4 en KH2 PO4 ).
- Triglisiensulfate (THS): (NH2CH2COOH3)× H 2SO4.
- Vloeibare kristalkomponente
Perovskites
Hierdie elemente bestaan in twee formate:
- Monokristallyn.
- Ceramic.
Hulle bevat 'n suurstof-oktaëder, wat 'n Ti-ioon met 'n valensie van 4-5 bevat.
Wanneer die para-elektriese stadium plaasvind, verkry die kristalle 'n kubieke struktuur. Ione soos Ba en Cd is aan die bokant gekonsentreer. En hul suurstof-eweknieë is in die middel van die gesigte geposisioneer. Dit is hoe dit gevorm wordoktaëder.
Wanneer titaniumione hier verander, word SEP uitgevoer. Sulke ferro-elektrika kan vaste mengsels met formasies van 'n soortgelyke struktuur skep. Byvoorbeeld, PbTiO3-PbZrO3 . Dit lei tot keramiek met geskikte eienskappe vir toestelle soos varicondas, piëzo-aktuators, posistors, ens.
Pseudo-ilmeniete
Hulle verskil in ruitvormige konfigurasie. Hulle helder spesifisiteit is hoë Curie-temperatuuraanwysers.
Hulle is ook kristalle. As 'n reël word hulle in akoestiese meganismes op die boonste groot golwe gebruik. Die volgende toestelle word gekenmerk deur hul teenwoordigheid:
- resonators;
- filters met strepe;
- hoëfrekwensie akoesto-optiese modulators;
- pyro-ontvangers.
Hulle word ook in elektroniese en optiese nie-lineêre toestelle bekendgestel.
KDR en TGS
Ferroelektrika van die eerste aangewese klas het 'n struktuur wat protone in waterstofkontakte rangskik. Die SEP vind plaas wanneer al die protone in orde is.
Elemente van hierdie kategorie word in nie-lineêre optiese toestelle en in elektriese optika gebruik.
In ferroelektrika van die tweede kategorie word protone soortgelyk georden, slegs dipole word naby glisienmolekules gevorm.
Die komponente van hierdie groep word in 'n beperkte mate gebruik. Gewoonlik bevat hulle pyro-ontvangers.
Vloeibarekristalaansigte
Hulle word gekenmerk deur die teenwoordigheid van polêre molekules wat in volgorde gerangskik is. Hier word die vernaamste besonderhede van ferro-elektrika duidelik gemanifesteer.
Hulle optiese eienskappe word deur temperatuur en die vektor van die buitenste elektriese spektrum beïnvloed.
Op grond van hierdie faktore word die gebruik van ferro-elektrika van hierdie tipe geïmplementeer in optiese sensors, monitors, baniere, ens.
Verskille tussen die twee klasse
Ferroelektrika is formasies met ione of dipole. Hulle het beduidende verskille in hul eienskappe. Dus, die eerste komponente los glad nie in water op nie, maar hulle het kragtige meganiese sterkte. Hulle word maklik in die polikristalformaat gevorm mits die keramiekstelsel bedryf word.
Laasgenoemde los maklik in water op en het 'n geringe sterkte. Hulle laat die vorming van enkelkristalle van soliede parameters uit waterige samestellings toe.
Domains
Die meeste kenmerke van ferro-elektrika hang van domeine af. Dus, die skakelstroom parameter is nou verwant aan hul gedrag. Hulle word beide in enkelkristalle en in keramiek aangetref.
Die domeinstruktuur van ferroelektrika is 'n sektor van makroskopiese dimensies. Daarin het die vektor van arbitrêre polarisasie geen verskille nie. En daar is net verskille van 'n soortgelyke vektor in naburige sektore.
Domeins skei mure wat in die interne ruimte van 'n enkele kristal kan beweeg. In hierdie geval is daar 'n toename in sommige en 'n afname in ander domeine. Wanneer daar 'n herpolarisasie is, ontwikkel die sektore as gevolg van die verplasing van die mure of soortgelyke prosesse.
Elektriese eienskappe van ferro-elektriese,wat enkelkristalle is, word gevorm op grond van die simmetrie van die kristalrooster.
Die mees winsgewende energiestruktuur word gekenmerk deur die feit dat die domeingrense daarin elektries neutraal is. Die polarisasievektor word dus op die grens van 'n spesifieke domein geprojekteer en is gelyk aan sy lengte. Terselfdertyd is dit in rigting teenoor die identiese vektor vanaf die kant van die naaste domein.
Gevolglik word die elektriese parameters van die domeine gevorm op grond van die kop-stert-skema. Lineêre waardes van domeine word bepaal. Hulle is in die reeks 10-4-10-1 sien
Polarisasie
As gevolg van die eksterne elektriese veld, verander die vektor van elektriese aksies van domeine. Dus ontstaan 'n kragtige polarisasie van ferroelektrika. As gevolg hiervan bereik die diëlektriese konstante groot waardes.
Die polarisasie van domeine word verklaar deur hul oorsprong en ontwikkeling as gevolg van die verskuiwing van hul grense.
Die aangeduide struktuur van ferroelektrika veroorsaak 'n indirekte afhanklikheid van hul induksie van die mate van spanning van die eksterne veld. Wanneer dit swak is, is die verhouding tussen die sektore lineêr. 'n Afdeling verskyn waar die domeinlimiete volgens 'n omkeerbare beginsel verskuif word.
In die sone van kragtige velde is so 'n proses onomkeerbaar. Terselfdertyd groei die sektore waarvoor die SEP-vektor die minimum hoek met die veldvektor vorm. En by 'n sekere spanning, is alle domeine presies in lyn langs die veld. Tegniese versadiging word gevorm.
Onder sulke toestande, wanneer die spanning tot nul verminder word, is daar geen soortgelyke omkering van induksie nie. Sy iskry die oorblywende Dr. As dit deur 'n veld met 'n teenoorgestelde lading geraak word, sal dit vinnig afneem en sy vektor verander.
Die daaropvolgende ontwikkeling van spanning lei weer tot tegniese versadiging. Dus word die afhanklikheid van die ferro-elektriese op polarisasie-omkering in verskillende spektra aangedui. Parallel met hierdie proses vind histerese plaas.
Die intensiteit van die reeks Er, waarby induksie deur die nulwaarde volg, is die dwingende krag.
Histerese proses
Daarmee word die domeingrense onomkeerbaar verskuif onder die invloed van die veld. Dit beteken die teenwoordigheid van diëlektriese verliese as gevolg van energiekoste vir die rangskikking van domeine.
Hier vorm 'n histerese-lus.
Die oppervlakte daarvan stem ooreen met die energie wat in die ferro-elektriese in een siklus bestee word. As gevolg van verliese word die raaklyn van die hoek 0, 1 daarin gevorm.
Histerese-lusse word teen verskillende amplitudewaardes geskep. Saam vorm hul pieke die hoofpolarisasiekurwe.
Meetbewerkings
Die diëlektriese konstante van ferro-elektrika van byna alle klasse verskil in vaste waardes selfs by waardes ver van TK.
Die meting daarvan is soos volg: twee elektrodes word op die kristal aangebring. Sy kapasiteit word in 'n veranderlike reeks bepaal.
Boaanwysers TK permeabiliteit het 'n sekere termiese afhanklikheid. Dit kan op grond van die Curie-Weiss-wet bereken word. Die volgende formule werk hier:
e=4pC / (T-Tc).
Daarin is C die Curie-konstante. Onder oorgangswaardes val dit vinnig.
Die letter "e" in die formule beteken nie-lineariteit, wat hier in 'n redelik nou spektrum met 'n skuifspanning teenwoordig is. As gevolg daarvan en die histerese hang die deurlaatbaarheid en volume van die ferro-elektriese middel af van die bedryfsmodus.
tipes deurlaatbaarheid
Materiaal onder verskillende bedryfstoestande van 'n nie-lineêre komponent verander sy eienskappe. Die volgende tipes deurlaatbaarheid word gebruik om hulle te karakteriseer:
- Statisties (est). Om dit te bereken, word die hoofpolarisasiekurwe gebruik: est =D / (e0E)=1 + P / (e 0E) » P / (e0E).
- Omgekeerde (ep). Dui 'n verandering in die polarisasie van die ferro-elektriese in die veranderlike reeks aan onder die parallelle invloed van 'n stabiele veld.
- Effektief (eef). Bereken vanaf die werklike stroom I (impliseer nie-sinusvormige tipe) wat in samehang met die nie-lineêre komponent gaan. In hierdie geval is daar 'n aktiewe spanning U en 'n hoekfrekwensie w. Die formule werk: eef ~ Cef =I / (wU).
- Aanvanklik. Dit word in uiters swak spektra bepaal.
Twee hooftipes piro-elektriese toestelle
Dit is ferro-elektriese en antiferro-elektriese. Hulle hetdaar is BOT-sektore - domeine.
In die eerste vorm vorm een domein 'n depolariserende sfeer om homself.
Wanneer baie domeine geskep word, neem dit af. Die energie van depolarisasie neem ook af, maar die energie van die sektorwande neem toe. Die proses is voltooi wanneer hierdie aanwysers in dieselfde volgorde is.
Wat is die gedrag van die HSE wanneer ferroelektrika in die buitenste sfeer is, is hierbo beskryf.
Antiferro-elektrika - assimilasie van ten minste twee subroosters wat binne-in mekaar geplaas is. In elkeen is die rigting van die dipoolfaktore parallel. En hul algemene dipoolindeks is 0.
In swak spektra word antiferroelektrika deur 'n lineêre tipe polarisasie onderskei. Maar soos die veldsterkte toeneem, kan hulle ferro-elektriese toestande verkry. Veldparameters ontwikkel van 0 tot E1. Polarisasie groei lineêr. Op die omgekeerde beweging beweeg sy reeds weg van die veld - 'n lus word verkry
Wanneer die sterkte van die reeks E2 gevorm word, word ferroelektriese omgeskakel na sy antipode.
Wanneer die veldvektor E verander word, is die situasie identies. Dit beteken die kromme is simmetries.
Antiferro-elektriese, wat die Curie-merk oorskry, verkry para-elektriese toestande.
Met die laer benadering tot hierdie punt, bereik die deurlaatbaarheid 'n sekere maksimum. Daarbo wissel dit volgens die Curie-Weiss-formule. Die absolute deurlaatbaarheidsparameter by die aangeduide punt is egter minderwaardig aan dié van ferro-elektriese.
In baie gevalle het antiferro-elektrikakristallyne struktuur soortgelyk aan hul antipodes. In seldsame situasies en met identiese verbindings, maar by verskillende temperature, verskyn fases van beide piro-elektrika.
Die bekendste antiferro-elektrika is NaNbO3, NH4H2P0 4 ens. Hulle getal is minder as die aantal gewone ferro-elektriese stowwe.
