СЕГНЕТОЭЛЕКТРИКИ - Лекции по физике твердого тела

Диэлектрики, которые характеризуются наличием гистерезиса между вектором поляризации и напряженностью поля, называются сегнетоэлектриками.

В отсутствие поля поляризация диэлектриков равна нулю. С повышением напряженности поля поляризация достигает некоторого предела в точке А.

У обычных диэлектриков при уменьшении напряженности поля поляризация уменьшается до нуля по линии АО.

У диэлектриков, относящихся к сегнетоэлектрикам, при уменьшении Е поляризация принимает значение В. Это значение называется спонтанной поляризацией. Тот факт, что в точке В появится остаточная поляризация, свидетельствует о наличии в образцах постоянных дипольных моментов, сориентированных в одном направлении. Возникновение таких моментов обусловлено доменной структурой сегнетоэлектрика. В неполяризуемом сегнетоэлектрике дипольные моменты отдельных доменов направлены хаотично и суммарная поляризация равна 0.

Под действием поля домены, в которых дипольные моменты совпадают с направлениями поля, начинают расти, поглощая другие домены, при этом наблюдается смещение стенок доменов. Без затрат энергии обратное перемещение стенок не наблюдается, поэтому реализуется остаточная поляризация.

Для того, чтобы вернуть сегнетоэлектрик в положение обычного диэлектрика, необходимо изменить направление поля и достичь напряженности, точки К – эта величина называется коэрцитивной силой.

Сегнетоэлектрики используются для изготовления конденсаторов:

где S – площадь;

d – расстояние между пластинами.

,

 ,

,

У сегнетоэлектриков величина относительной диэлектрической проницаемости  может составлять несколько тысяч.

Наиболее распространенным сегнетоэлектриком является BiTiO3, получаемый по керамической технологии.

Диэлектрическая проницаемость сегнетоэлектриков зависит от температуры. Это объясняется тем, что с повышением температуры увеличиваются колебания атомов, вследствие чего уменьшается расстояние между центрами тяжести отрицательных и положительных зарядов.

Зависимость диэлектрической проницаемости от температуры определяется законом Кюри-Вейса:

где С – постоянная Кюри;

Т0 – характеристическая температура.

При определенной температуре, названной температурой Кюри, сегнетоэлектрики превращаются в обычные диэлектрики. Переход является обратимым.