18. Поляризация диэлектрических материалов. Механизмы.
Поляризация
– состояние диэлектрика, характеризующееся
наличием эл. Момента у любого элемента
его объёма. Способность поляризоваться
в эл. Поле характеризуется диэлектрич.
Проницаемостью:
,
С0 – в вакууме.
,
-
абсолют. диэлектр. проницаемость.
Механизмы поляризации:
1. Электр. Поляризация – упругое смещение эл. Оболочек атомов и ионов под действием эл. Поля. Наблюд. У всех видов диэлектриков.
2. Ионная. Характеристика для твёрдых тел с ионным строением; обусловлена смещением упруго – связанных ионов на расстоянии меньше периода решётки. С ↑ Т при этом виде полр – ии расстояние ионов ↑ из – за теплового расширения. Это сопровождается упругой связью между ионами и ↑ поляризации диэлектриков.
3. Дипольно – релаксационная отличается от эл. – ионной тем, что дипольные молекулы хаотично ориентированы в кристалле. Под действием эл. Поля частично ориентированы вдоль него. С изменением Тмежплоскостноые силы ↓, но ↑ хаотичность движения молекулы. Т ослабляет ориентир. Действие поля. Эта поляризация связана с потерями или нагревом диэлектрика. После снятия поля молекула релаксирует, т. Е. возвращ. В исходное положение. Время релаксации – время, в течение которого ориентированность диполей после снятия поля ↓ в е раз
4. Ионно – релаксационная. Наблюдается у ионных диэлектриков с неплотной упаковкой ионов. В этом случае слабо связаные ионы под действием эл. Поля получают избыточные перебросы и смещение расстояния, превышающее постоянные решётки. После снятия эл. Поля ионы постепенно возвращ. К центрам равновесия.Ε ↑ быстро вместе с ↑ Т.
5. Электронно – релаксационная возникает засчёт возбуждения тепловой энергии избыточных дефектных электронов и дырок. Большое значение ε и max на температурной зависимости.
6. Резонансная наблюдается в диэлектриках на световых частотах, т. Е. происходит поглощение эл. Поля при совпадении частоты поля с собственной частотой электронов и ионов. При резонансе сильно ↑ поглощение эл. – магнитной энергии.
7. Миграционная. Проявляется в твёрдых телах неоднородной структуры при макроскопической неоднородности и при наличии примеси.
8. Спонтанная существует только у определённых диэлектриков, например, у сегнетоэлектриков.
19. Сегнетоэлектрики. Классификация. Применение. Свойства.
Сегнетоэлектрики
– вещества, обладающие спонтанной
поляризацией, направление которой может
быть изменено с помощью внешнего
электрического поля. В отсутствие
внешнего эл. поля они, как правило, имеют
доменную структуру. Домены представляют
собой макроскорические области,
обладающие спонтанной поляризацией,
которая возникает под влиянием внутренних
процессов в диэлектрике. Направления
электрич. Моментов у разных доменов
различно. Внешнее эл. поле изменяет
направления электрич. Моментов доменов,
что создаёт эффект очень сильной
поляризации. Этим объясняются свойственные
сегнетоэлектрикам сверхвысокие значения
диэлектрической проницаемости (до сотен
тыс.). В процессе нагревания выше некоторой
температуры происходит распад доменной
структуры и сегнетоэлектрик переходит
в параэлектрическое состояние. Температура
такого фазового перехода называется
сегнетоэлектрическая точка Кюри. В
точке Кюри спонтанная поляризованность
исчезает, а диэлектрическая проницаемость
достигает своего максимального значения.
Классификация сегнетоэлектриков:
По типу химической связи: ионные кристаллы и дипольные кристаллы.
Применение:
1.изготовление малогабаритных низкочастотных конденсаторов большой удельной ёмкостью;
2. использование материалов с большой нелинейностью поляризации для диэлектрических усилителей, модуляторов и других устройств;
3. использование сегнетоэлементов в счётно- вычислительной технике в качестве ячеек памяти;
4.использование кристаллов сегнето – и антисегнетоэлектриков для модуляции и преобразования лазерного излучения;
5. изготовление пьезоэлектрических и пироэлектрических преобразователей.