2.9. Пьезо и сегнетоэлектричество.

2.9.1. Пьезоэлектрики.

Пьезоэлектрики – кристаллические вещества, в которых при сжатии или растяжении в определенных направлениях возникает электрическая поляризация даже в отсутствии электрического поля (прямой пьезоэффект). Существует обратный пьезоэффект – появление механической деформации под действием электрического поля.

Наличие пьезоэлектрических свойств непосредственно связано с симметрией расположения атомов в кристаллической решетке вещества. Пьезоэффект наблюдается только в кристаллах, не имеющих центра симметрии, т.е. справедливо утверждение, что в кристаллах, обладающих центром симметрии, пьезоэффект невозможен.

Симметрия кристаллов, т.е. наличие таких элементов симметрии в расположении атомов как оси или плоскости симметрии, может запрещать появление поляризации при деформации в некоторых направлениях, т.е. ограничивать число кристаллов-пьезоэлектриков.

Поэтому пьезоэлектрики могут принадлежать лишь к 20 из 32 точечных групп симметрии: , , , , , , , , , , , , , , , , , , , .

2.9.2. Пироэлектрики.

Кристаллы первых 10 классов пьезоэлектриков являются пироэлектриками. Пироэлектрики обладают спонтанной электрической поляризацией в отсутствие внешних воздействий. В таких кристаллах пьезоэлектрический эффект проявляется в изменении величины спонтанной поляризации при механической деформации.

Наблюдать спонтанную поляризацию весьма сложно из-за компенсации её полями свободных электрических зарядов, натекающих на поверхность пироэлектрика изнутри и извне. Поэтому обычно наблюдают её изменение при быстром изменении температуры (пироэлектрический эффект)

2.9.3. Сегнетоэлектрики.

Сегнетоэлектриками называют пироэлектрические кристаллы, способные сравнительно легко менять величину спонтанной поляризации под влиянием электрических полей, упругих напряжений, изменения температуры и других факторов.

Отличительной особенностью сегнетоэлектриков являются аномально большие значения диэлектрической проницаемости в определенном интервале температур и её сильной зависимости от напряженности внешнего электрического поля.

Такие свойства кристаллов определяются существованием в сегнетоэлектриках в определенном интервале температур областей спонтанной электрической поляризации – доменов.

См. также Сивухин Д.В. том 3 (§§ 37,39)

Матвеев том 3 (§§ 23,24)