Диэлектрические свойства титаната бария
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
Министерство образования Республики Беларусь
Учреждение образования
"Брестский государственный университет им.А.С. Пушкина"
Физический факультет
Кафедра общей физики
Дипломная работа
на тему
"Диэлектрические свойства титаната бария"
г. Брест 2012 г.
Содержание
Введение
1. Сегнетоэлектрические материалы и их физические свойства
1.1 Классификация материалов по электропроводности
1.2 Классификация диэлектриков
1.3 Сегнетоэлектрики
1.3.1 Исторический обзор развития сегнетоэлектриков
1.3.2 Механизмы сегнетоэлектричества
1.3.3 Группы сегнетоэлектриков
2. Кристаллическая структура и физические свойства титаната бария
2.1 Общая структура
2.2 Температурная зависимость свойств
2.3 Частотная зависимость свойств
3. Зонная структура и электропроводность
4. Применение сегнетоэлектрических материалов в технике
Заключение
Список литературы
Введение
Современная тенденция к миниатюризации показала, что вещество может иметь совершенно новые свойства, если взять очень маленькую частицу этого вещества. Частицы, размерами от 1 до 1000 нанометров обычно называют "нано частицами". Так, например, оказалось, что нано частицы некоторых материалов имеют очень хорошие каталитические и адсорбционные свойства. Другие материалы показывают удивительные диэлектрические свойства.
Люди пытаются уменьшить размер всех средств связи, сделать их как можно легче. В связи с этой тенденцией, высокая диэлектрическая проницаемость такого материала как титаната бария играет все более и более важную роль в производстве керамических материалов.
1. Сегнетоэлектрические материалы и их физические свойства
1.1 Классификация материалов по электропроводности
По электропроводности все твердые тела можно разделить на три большие группы: металлы, полупроводники, диэлектрики. Металлы являются прекрасными проводниками электрического тока. Их удельная электропроводность при комнатной температуре находится в интервале 106-108 (Ом. м) - 1. Диэлектрики практически не проводят электрический ток - их используют в качестве электрических изоляторов. Удельная электропроводность диэлектриков занимает область, лежащую ниже 108 (Ом. м) - 1. К классу полупроводников относятся твердые тела, имеющие промежуточные значения проводимости в интервале (10-8) *106 (Ом м) - 1.
Диэлектриками называют вещества, в которых практически отсутствуют свободные носители заряда.
Поляризацией называется состояние вещества, при котором элементарный объем диэлектрика приобретает электрический момент.
Возникновение (индуцирование) электрического момента в единице объема образца диэлектрического материала или участка электрической изоляции может происходить под действием электрического поля, механических напряжений или спонтанно (самопроизвольно).
В поляризованном диэлектрике связанные разноименно заряженные частицы после смещения из своих равновесных положений на ограниченные расстояния остаются в поле взаимодействия друг с другом. Возникающие при этом в каждом микрообъеме заряды называют связанными зарядами, это заряды самого диэлектрика, они являются неотъемлемой его частью.
Поляризованность - определяет интенсивность поляризации диэлектрика и является количественной характеристикой диэлектрика:
(1.1.1)
Где - электрический момента элемента диэлектрика; V - объем этого элемента.
Средний электрический момент, приходящийся на одну молекулу диэлектрика, дипольный момент молекулы:
(1.1.2)
Где - абсолютная величина суммарного положительного (а также суммарного отрицательного) зарядов, расположенных в центрах тяжести этих зарядов; - расстояние между центрами тяжести положительных и отрицательных зарядов. Если существует n таких (диполей) в 1 м3, то
(1.1.3)
Поляризованность , совпадает по значению с поверхностной плотностью зарядов, возникающих на поверхности диэлектрика. екторы и в изотропных кристаллических диэлектриках и текстурах совпадают и имеют различные направления в анизотропных средах. Для изотропных (линейных) диэлектриков поляризованность пропорциональна напряженности внешнего поля :
(1.1.4)
Где - безразмерный параметр, диэлектрическая восприимчивость;
- диэлектрическая проницаемость - количественно характеризует способность диэлектрика поляризоваться в электрическом поле, а также оценивает степень его полярности (для анизотропных диэлектриков c представляет собой тензорную характеристику матрицу значений в зависимости от кристаллографического направления);
- электрическая постоянная, равная Ф/м.
В сильных электрических полях линейная зависимость между и может нарушаться. В слабых электрических полях выражение (1.1.4) выполняется для линейных диэлектриков, а для некоторых - эта зависимость вообще нелинейна. (Рис 1.1, 1.2)
Рис 1.1 Зависимость поляризации от напряжённости электрического поля в параэлектрике.
Рис 1.2 Зависимость поляризации от напряжённости электрического