Feroelektrici su elementi sa spontanom električnom polarizacijom (SEP). Inicijatori njegovog preokreta mogu biti primjene električnog raspona E s odgovarajućim parametrima i vektorima smjera. Taj se proces naziva repolarizacija. To je nužno popraćeno histerezom.
Zajedničke značajke
Feroelektrici su komponente koje imaju:
- Kolosalna permitivnost.
- Moćni piezo modul.
- Loop.
Upotreba feroelektrika provodi se u mnogim industrijama. Evo nekoliko primjera:
- Radiotehnika.
- Kvantna elektronika.
- Tehnologija mjerenja.
- Električna akustika.
Feroelektrici su čvrste tvari koje nisu metali. Njihovo proučavanje je najučinkovitije kada je njihovo stanje monokristalno.
Sjajne specifičnosti
Postoje samo tri ova elementa:
- Reverzibilna polarizacija.
- Nelinearnost.
- Anomalne karakteristike.
Mnogi feroelektrici prestaju biti feroelektrici kada su uuvjeti prijelaza temperature. Takvi parametri se nazivaju TK. Tvari se ponašaju nenormalno. Njihova se dielektrična konstanta brzo razvija i doseže solidne razine.
Klasifikacija
Prilično je složena. Obično su njegovi ključni aspekti dizajn elemenata i tehnologija formiranja SEP-a u kontaktu s njim tijekom promjene faza. Ovdje postoji podjela na dvije vrste:
- Imaju pomak. Njihovi se ioni pomiču tijekom faznog kretanja.
- Red je kaos. Pod sličnim uvjetima u njima su poredani dipoli početne faze.
Ove vrste također imaju podvrste. Na primjer, pristrane komponente spadaju u dvije kategorije: perovskiti i pseudo-ilmeniti.
Drugi tip ima podjelu u tri klase:
- Kalijevi dihidrogenfosfati (KDR) i alkalni metali (npr. KH2AsO4 i KH2 PO4 ).
- triglicin sulfati (THS): (NH2CH2COOH3)× H 2SO4.
- Komponente tekućih kristala
perovskiti
Ovi elementi postoje u dva formata:
- Monokristalni.
- keramika.
Sadrže oktaedar kisika, koji sadrži Ti ion s valentnošću 4-5.
Kada nastupi paraelektrični stupanj, kristali dobivaju kubičnu strukturu. Ioni poput Ba i Cd koncentrirani su na vrhu. A njihove kolege s kisikom smještene su na sredini lica. Ovako se formiraoktaedar.
Kada se ioni titana ovdje mijenjaju, izvodi se SEP. Takvi feroelektrici mogu stvoriti čvrste smjese s formacijama slične strukture. Na primjer, PbTiO3-PbZrO3 . To rezultira keramikom s prikladnim karakteristikama za uređaje kao što su varikonde, piezo aktuatori, posistori, itd.
Pseudo-ilmeniti
Razlikuju se po romboedarskoj konfiguraciji. Njihova svijetla specifičnost su indikatori visoke Curie temperature.
Oni su također kristali. U pravilu se koriste u akustičnim mehanizmima na gornjim velikim valovima. Sljedeće uređaje karakterizira njihova prisutnost:
- rezonatori;
- filteri s prugama;
- visokofrekventni akusto-optički modulatori;
- piro prijemnici.
Uvedeni su i u elektroničke i optičke nelinearne uređaje.
KDR i TGS
Feroelektrici prve označene klase imaju strukturu koja raspoređuje protone u vodikovim kontaktima. SEP se događa kada su svi protoni u redu.
Elementi ove kategorije koriste se u nelinearnim optičkim uređajima i u električnoj optici.
U feroelektricima druge kategorije, protoni su poredani na sličan način, samo se dipoli formiraju u blizini molekula glicina.
Komponente ove grupe koriste se u ograničenoj mjeri. Obično sadrže piro prijemnike.
Pregledi tekućih kristala
Karakteriziraju ih prisutnost polarnih molekula poredanih po redu. Ovdje se jasno očituju glavne specifičnosti feroelektrika.
Na njihove optičke kvalitete utječu temperatura i vektor vanjskog električnog spektra.
Na temelju ovih čimbenika, korištenje feroelektrika ove vrste implementirano je u optičke senzore, monitore, transparente, itd.
Razlike između dvije klase
Feroelektrici su formacije s ionima ili dipolima. Imaju značajne razlike u svojim svojstvima. Dakle, prve komponente se uopće ne otapaju u vodi, ali imaju snažnu mehaničku čvrstoću. Lako se formiraju u polikristalnom formatu pod uvjetom da se upravlja keramičkim sustavom.
Potonji se lako otapaju u vodi i imaju zanemarivu snagu. Oni omogućuju stvaranje pojedinačnih kristala čvrstih parametara iz vodenih sastava.
Domene
Većina karakteristika feroelektrika ovisi o domenama. Dakle, parametar struje prebacivanja usko je povezan s njihovim ponašanjem. Nalaze se u monokristalima i u keramici.
Domenska struktura feroelektrika je sektor makroskopskih dimenzija. U njemu vektor proizvoljne polarizacije nema odstupanja. I postoje samo razlike od sličnog vektora u susjednim sektorima.
Domene odvojene zidove koji se mogu pomicati u unutarnjem prostoru jednog kristala. U ovom slučaju dolazi do povećanja u nekima do smanjenja u drugim domenama. Kada dođe do repolarizacije, sektori se razvijaju zbog pomaka stijenki ili sličnih procesa.
Električna svojstva feroelektrika,koji su monokristali, formirani su na temelju simetrije kristalne rešetke.
Najprofitabilniju energetsku strukturu karakterizira činjenica da su granice domene u njoj električno neutralne. Dakle, vektor polarizacije projicira se na granicu određene domene i jednak je njegovoj duljini. Istovremeno je suprotan smjeru od identičnog vektora sa strane najbliže domene.
Slijedom toga, električni parametri domena se formiraju na temelju sheme head-tail. Određuju se linearne vrijednosti domena. Oni su u rasponu 10-4-10-1 pogledajte
polarizacija
Usljed vanjskog električnog polja mijenja se vektor električnih djelovanja domena. Tako nastaje snažna polarizacija feroelektrika. Kao rezultat, dielektrična konstanta doseže ogromne vrijednosti.
Polarizacija domena objašnjava se njihovim podrijetlom i razvojem zbog pomicanja njihovih granica.
Naznačena struktura feroelektrika uzrokuje neizravnu ovisnost njihove indukcije o stupnju napona vanjskog polja. Kada je slab, odnos između sektora je linearan. Pojavljuje se odjeljak u kojem se ograničenja domene pomiču prema reverzibilnom principu.
U zoni moćnih polja takav je proces nepovratan. Istodobno rastu sektori za koje vektor SEP tvori minimalni kut s vektorom polja. I pri određenoj napetosti, sve se domene slažu točno duž polja. Formira se tehničko zasićenje.
U takvim uvjetima, kada se napetost smanji na nulu, nema sličnog preokreta indukcije. Ona jedobiva preostali Dr. Ako na njega utječe polje suprotnog naboja, ono će se brzo smanjiti i promijeniti svoj vektor.
Naknadni razvoj napetosti opet dovodi do tehničkog zasićenja. Tako se označava ovisnost feroelektrika o preokretu polarizacije u različitim spektrima. Paralelno s ovim procesom dolazi do histereza.
Intenzitet raspona Er, u kojem indukcija slijedi kroz nultu vrijednost, je sila prisile.
Proces histereze
S njim se granice domene nepovratno pomiču pod utjecajem polja. To znači prisutnost dielektričnih gubitaka zbog troškova energije za raspored domena.
Ovdje se formira petlja histereze.
Njegova površina odgovara energiji utrošenoj u feroelektriku u jednom ciklusu. Zbog gubitaka u njemu nastaje tangent kuta 0, 1.
Histerezne petlje se stvaraju pri različitim vrijednostima amplitude. Zajedno, njihovi vrhovi čine glavnu krivulju polarizacije.
Mjerne operacije
Dielektrična konstanta feroelektrika gotovo svih klasa razlikuje se u čvrstim vrijednostima čak i na vrijednostima daleko od TK.
Njegovo mjerenje je kako slijedi: dvije elektrode se primjenjuju na kristal. Njegov kapacitet je određen u promjenjivom rasponu.
Iznadpokazatelji TK propusnost ima određenu toplinsku ovisnost. To se može izračunati na temelju Curie-Weissovog zakona. Ovdje radi sljedeća formula:
e=4pC / (T-Tc).
U njemu je C Curiejeva konstanta. Ispod prijelaznih vrijednosti, brzo pada.
Slovo "e" u formuli znači nelinearnost, koja je ovdje prisutna u prilično uskom spektru s promjenjivim naponom. Zbog nje i histereze, propusnost i volumen feroelektrika ovise o načinu rada.
Vrste propusnosti
Materijal pod različitim radnim uvjetima nelinearne komponente mijenja svoje kvalitete. Za njihovu karakterizaciju koriste se sljedeće vrste propusnosti:
- Statistički (est). Za izračunavanje koristi se glavna krivulja polarizacije: est =D / (e0E)=1 + P / (e 0E) » P / (e0E).
- Obrnuto (ep). Označava promjenu polarizacije feroelektrika u promjenjivom rasponu pod paralelnim utjecajem stabilnog polja.
- Na snazi (eef). Izračunato iz stvarne struje I (implicira nesinusoidni tip) koja ide u sprezi s nelinearnom komponentom. U ovom slučaju postoji aktivni napon U i kutna frekvencija w. Formula radi: eef ~ Cef =I / (wU).
- Inicijal. Određuje se u izrazito slabim spektrima.
Dvije glavne vrste piroelektrika
To su feroelektrici i antiferoelektrici. Oni imajupostoje BOT sektori - domene.
U prvom obliku, jedna domena formira depolarizirajuću sferu oko sebe.
Kada se stvori mnogo domena, smanjuje se. Energija depolarizacije također se smanjuje, ali se povećava energija zidova sektora. Proces je dovršen kada su ti pokazatelji u istom redoslijedu.
Kako se ponaša HSE kada su feroelektrici u vanjskoj sferi, opisano je gore.
Antiferoelektrici - asimilacija najmanje dvije podrešetke smještene jedna unutar druge. U svakom je smjer dipolnih faktora paralelan. A njihov zajednički dipolni indeks je 0.
U slabim spektrima, antiferoelektrici se razlikuju po linearnom tipu polarizacije. Ali kako se jačina polja povećava, oni mogu steći feroelektrične uvjete. Parametri polja se razvijaju od 0 do E1. Polarizacija raste linearno. Na obrnutom pokretu ona se već udaljava od polja - dobiva se petlja.
Kada se formira snaga raspona E2, feroelektrik se pretvara u svoj antipod.
Prilikom promjene vektora polja E, situacija je identična. To znači da je krivulja simetrična.
Antiferoelektrik, koji prelazi Curiejevu oznaku, stječe paraelektrične uvjete.
S nižim pristupom ovoj točki, propusnost doseže određeni maksimum. Iznad njega varira prema Curie-Weissovoj formuli. Međutim, parametar apsolutne propusnosti na naznačenoj točki je inferiorniji od parametara feroelektrika.
U mnogim slučajevima, antiferoelektrici imajukristalna struktura srodna njihovim antipodima. U rijetkim situacijama i s identičnim spojevima, ali na različitim temperaturama, pojavljuju se faze oba piroelektrika.
Najpoznatiji antiferoelektrici su NaNbO3, NH4H2P0 4 itd. Njihov je broj niži od broja uobičajenih feroelektrika.
