Особенности и свойства диэлектриков
Контрольная работа - Физика
Другие контрольные работы по предмету Физика
, у молекулярного кристалле - - тиомочевины, в котором сегнетоэлектрические свойства связаны не со смещением отдельных атомов или ионов в решетке, а со смещениями молекул относительно друг друга.
Симметрия неполярной фазы может быть различной (кубической, тетрагональной, ромбической, моноклинной и т. п.). Параметры сегнетоэлектриков изменяются в широких пределах, точка Кюри лежит в диапазоне от минус 263 С для литийталлийтартратмоногидрата до 1213 С для ниобата лития. Диэлектрическая проницаемость изменяется от единиц до десятков и сотен тысяч. Кроме сегнетоэлектриков, различают также кристаллические вещества с антипараллельно ориентированными электрическими моментами смещенных ионов или дипольных групп. Структуру таких тел можно представить как совокупность двух или более вставленных одна в другую подрешеток, в каждой из которых дипольные моменты направлены параллельно друг другу, а у подрешеток - антипараллельно, так что результирующий момент оказывается скомпенсированным и равным нулю. Такие вещества получили название антисегнетоэлектриков.
Все известные сегнетоэлектрики, представляющие собой различные химические соединения, можно разделить на два типа по характеру химической связи, механизму фазового перехода, совокупности физических свойств и вытекающему из этого применению их в технике.
К первому типу относятся сегнетоэлектрики, в которых существуют постоянные электрические диполи или дипольные группы, образованные атомами, связанными между собой в основном ковалентными силами, но в целом обладающие зарядом. В этом случае их связи с ионами, не входящими в эти группы, имеют ионный характер. В кристаллах этого типа имеется несколько возможных положений равновесия диполей или дипольных групп, соответствующих различным ориентациям диполей. В параэлектрическом состоянии в расположении диполей отсутствует дальний порядок, а в сегнетоэлектрическом состоянии диполи упорядочиваются. Фазовый переход и появление спонтанной поляризации связаны с упорядочением диполей. Поэтому такой фазовый переход называется типа порядок - беспорядок и наблюдается у дипольных сегнетоэлектриков: сегнетова соль, дигидрофосфат калия, нитрит натрия и др.
Ко второму типу относятся сегнетоэлектрики, представляющие собой в основном кристаллы с преимущественно ионной связью и не содержащие атомных групп, обладающих постоянным дипольным моментом. Фазовый переход из параэлектрического состояния в сегнетоэлектрическое происходит в результате смещения ионов из нулевого положении в другое, приводящее к появлению электрических моментов н возникновению спонтанной поляризации. Такой переход называют фазовым переходом типа смещения, а кристалл - ионным сегнетоэлектриком. Классическим примером сегнетоэлектрика такого типа является титанат бария. Существуют сегнетоэлектрики, у которых фазовые переходы могут быть переходами смешанного типа. Широко известно другое деление сегнетоэлектриков на две основные группы по характеру проявления их основных свойств и вытекающему из этого применению их в технике: протонные и беспротонные (не содержащие водород).
Сегнетоэлектрикам присущи следующие свойства:
1 Высокое и сверхвысокое значение диэлектрической проницаемости.
Резкая зависимость диэлектрической проницаемости от температуры с аномально большим максимумом при определенной температуре, называемой точкой Кюри.
Резкая зависимость диэлектрической проницаемости от напряженности электрического поля.
Наличие диэлектрического гистерезиса, I. е. отставания во времени поляризации от приложенного напряжения.
Достаточно резко выраженная зависимость диэлектрической проницаемости и диэлектрических потерь от частоты, особенно в области сверхвысоких частот.
Резкое изменение в определенном интервале температуры при нагревании (или охлаждении) теплоемкости, температурного коэффициента линейного расширения, модуля упругости и т. л.
При температуре ниже фазового перехода возникают спонтанные деформации и понижается симметрия кристаллической решетки.
Существенной особенностью сегнетоэлектриков является не только наличие спонтанной поляризации, но и возможность изменения знака этой поляризации при воздействии электрического напряжения.
В ходе исследований, проводимых в 60-х годах, выявились новые группы сегнетоэлектриков - несобственные сегнетоэлектрики с неполярными неустойчивостями, получившие название виртуальные сегнетоэлектрики, которые имеют большую, растущую при понижении температуры диэлектрическую проницаемость, но остаются параэлектриками вплоть до абсолютного нуля. Виртуальные сегнетоэлектрики это вещества, переходящие в сегнетоэлектрическое состояние только при каком-либо внешнем воздействии - приложении электрического поля, механического давления, введении примесей, образовании дефектов или нарушений структуры кристаллической решетки. К таким веществам относятся квантовые сегнетоэлектрики: титанат стронция и танталат калия. Одним из новых направлений в физике твердого тела явилось исследование оптических свойств сегнетоэлектриков. С появлением лазеров возникла необходимость в материалах с большой нелинейной восприимчивостью для осуществления эффективного управления пучком излучения в ультрафиолетовом, видимом и ближнем инфракрасном диапазонах. Сегнетоэлектрики оказались материалами, пригодными для этой цели. [3]
. Пьезоэлектрики: прямой и об?/p>