Els ferroelèctrics són elements amb polarització elèctrica espontània (SEP). Els iniciadors de la seva inversió poden ser aplicacions del rang elèctric E amb paràmetres i vectors de direcció adequats. Aquest procés s'anomena repolarització. S'acompanya necessàriament d'histèresi.
Funcions comunes
Els ferroelèctrics són components que tenen:
- Permitivitat colossal.
- Mòdul piezoelèctric potent.
- Loop.
L'ús de ferroelèctrics es porta a terme en moltes indústries. Aquests són alguns exemples:
- Enginyeria de ràdio.
- Electrònica quàntica.
- Tecnologia de mesura.
- Acústica elèctrica.
Els ferroelèctrics són sòlids que no són metalls. El seu estudi és més eficaç quan el seu estat és de cristall únic.
Especificitats brillants
Només hi ha tres d'aquests elements:
- Polarització reversible.
- No linealitat.
- Característiques anòmales.
Molts ferroelèctrics deixen de ser ferroelèctrics quan hi sóncondicions de transició de temperatura. Aquests paràmetres s'anomenen TK. Les substàncies es comporten de manera anormal. La seva constant dielèctrica es desenvolupa ràpidament i arriba a nivells sòlids.
Classificació
És força complexa. Normalment els seus aspectes clau són el disseny dels elements i la tecnologia de formació del SEP en contacte amb ell durant el canvi de fases. Aquí hi ha una divisió en dos tipus:
- Tenir una compensació. Els seus ions es desplacen durant el moviment de fase.
- La comanda és un caos. En condicions semblants, els dipols de la fase inicial estan ordenats en ells.
Aquestes espècies també tenen subespècies. Per exemple, els components esbiaixats es divideixen en dues categories: perovskites i pseudoilmenites.
El segon tipus té una divisió en tres classes:
- Dihidrogenfosfats de potassi (KDR) i metalls alcalins (p. ex., KH2AsO4 i KH2 PO4 ).
- Sulfats de triglicina (THS): (NH2CH2COOH3)× H 2SO4.
- Components de cristall líquid
Perovskites
Aquests elements existeixen en dos formats:
- Monocristal·lí.
- Ceràmica.
Contenen un octaedre d'oxigen, que conté un ió Ti amb una valència de 4-5.
Quan es produeix l'etapa paraelèctrica, els cristalls adquireixen una estructura cúbica. A la part superior es concentren ions com Ba i Cd. I els seus homòlegs d'oxigen es col·loquen al mig de les cares. Així és com es formaoctaedre.
Quan els ions de titani canvien aquí, es realitza SEP. Aquests ferroelèctrics poden crear mescles sòlides amb formacions d'estructura similar. Per exemple, PbTiO3-PbZrO3 . D'aquesta manera es donen ceràmiques amb característiques adequades per a dispositius com varicondes, actuadors piezoeléctrics, posistors, etc.
Pseudo-ilmenites
Difereixen en la configuració romboèdrica. La seva especificitat brillant són els alts indicadors de temperatura Curie.
També són cristalls. Com a regla general, s'utilitzen en mecanismes acústics a les grans ones superiors. Els dispositius següents es caracteritzen per la seva presència:
- ressonadors;
- filtres amb ratlles;
- moduladors acústico-òptics d' alta freqüència;
- piroreceptors.
També s'introdueixen en dispositius electrònics i òptics no lineals.
KDR i TGS
Els ferroelèctrics de la primera classe designada tenen una estructura que disposa els protons en contactes d'hidrogen. El SEP es produeix quan tots els protons estan en ordre.
Els elements d'aquesta categoria s'utilitzen en dispositius òptics no lineals i en òptica elèctrica.
En els ferroelèctrics de la segona categoria, els protons s'ordenen de manera similar, només es formen dipols prop de les molècules de glicina.
Els components d'aquest grup s'utilitzen de manera limitada. Normalment contenen piroreceptors.
Vistes de cristalls líquids
Es caracteritzen per la presència de molècules polars disposades en ordre. Aquí, les característiques principals dels ferroelèctrics es manifesten clarament.
Les seves qualitats òptiques es veuen afectades per la temperatura i el vector de l'espectre elèctric exterior.
A partir d'aquests factors, l'ús de ferroelèctrics d'aquest tipus s'implementa en sensors òptics, monitors, pancartes, etc.
Diferències entre les dues classes
Els ferroelèctrics són formacions amb ions o dipols. Tenen diferències significatives en les seves propietats. Per tant, els primers components no es dissolen en aigua, però tenen una poderosa resistència mecànica. Es formen fàcilment en format policristal sempre que s'utilitzi el sistema ceràmic.
Aquest últim es dissol fàcilment en aigua i té una força insignificant. Permeten la formació de cristalls simples de paràmetres sòlids a partir de composicions aquoses.
Dominis
La majoria de les característiques dels ferroelèctrics depenen dels dominis. Per tant, el paràmetre de corrent de commutació està estretament relacionat amb el seu comportament. Es troben tant en cristalls simples com en ceràmica.
L'estructura del domini dels ferroelèctrics és un sector de dimensions macroscòpiques. En ell, el vector de polarització arbitrària no té discrepàncies. I només hi ha diferències amb un vector similar en sectors veïns.
Dominis parets separades que es poden moure a l'espai intern d'un sol cristall. En aquest cas, hi ha un augment en alguns i una disminució en altres dominis. Quan hi ha una repolarització, els sectors es desenvolupen a causa del desplaçament de les parets o processos similars.
Propietats elèctriques dels ferroelèctrics,que són cristalls senzills, es formen a partir de la simetria de la xarxa cristal·lina.
L'estructura energètica més rendible es caracteritza pel fet que els límits del domini són elèctricament neutres. Així, el vector de polarització es projecta sobre el límit d'un domini particular i és igual a la seva longitud. Al mateix temps, és oposada en direcció al vector idèntic des del costat del domini més proper.
En conseqüència, els paràmetres elèctrics dels dominis es formen sobre la base de l'esquema cap-cua. Es determinen els valors lineals dels dominis. Estan en el rang 10-4-10-1 veure
Polarització
A causa del camp elèctric extern, el vector d'accions elèctriques dels dominis canvia. Així, sorgeix una poderosa polarització dels ferroelèctrics. Com a resultat, la constant dielèctrica arriba a valors enormes.
La polarització dels dominis s'explica pel seu origen i desenvolupament a causa del canvi dels seus límits.
L'estructura indicada dels ferroelèctrics provoca una dependència indirecta de la seva inducció del grau de tensió del camp extern. Quan és feble, la relació entre els sectors és lineal. Apareix una secció on els límits del domini es desplacen segons un principi reversible.
A la zona dels camps potents, aquest procés és irreversible. Al mateix temps, creixen els sectors per als quals el vector SEP forma l'angle mínim amb el vector camp. I amb una certa tensió, tots els dominis s'alineen exactament al llarg del camp. S'està formant la saturació tècnica.
En aquestes condicions, quan la tensió es redueix a zero, no hi ha cap inversió similar de la inducció. Ella ésobté el Dr residual. Si es veu afectat per un camp amb una càrrega oposada, disminuirà ràpidament i canviarà el seu vector.
El desenvolupament posterior de la tensió porta de nou a la saturació tècnica. Així, es denota la dependència del ferroelèctric de la inversió de polarització en espectres variables. Paral·lelament a aquest procés, es produeix la histèresi.
La intensitat de l'interval Er, en què la inducció segueix el valor zero, és la força coercitiva.
Procés d'histeresi
Amb això, els límits del domini es desplacen de manera irreversible sota la influència del camp. Significa la presència de pèrdues dielèctriques a causa dels costos energètics per a la disposició dels dominis.
Aquí es forma un bucle d'histèresi.
La seva àrea correspon a l'energia gastada en el ferroelèctric en un cicle. A causa de les pèrdues, s'hi forma la tangent de l'angle 0, 1.
Els bucles d'histeresi es creen amb diferents valors d'amplitud. Junts, els seus pics formen la corba de polarització principal.
Operacions de mesura
La constant dielèctrica dels ferroelèctrics de gairebé totes les classes difereix en valors sòlids fins i tot en valors llunyans de TK.
La seva mesura és la següent: s'apliquen dos elèctrodes al cristall. La seva capacitat es determina en un rang variable.
A sobreindicadors TK La permeabilitat té una certa dependència tèrmica. Això es pot calcular a partir de la llei de Curie-Weiss. La fórmula següent funciona aquí:
e=4pC / (T-Tc).
En ell, C és la constant de Curie. Per sota dels valors de transició, cau ràpidament.
La lletra "e" de la fórmula significa no linealitat, que està present aquí en un espectre força estret amb una tensió de canvi. A causa d'això i de la histèresi, la permeabilitat i el volum del ferroelèctric depenen del mode de funcionament.
Tipus de permeabilitat
El material en diferents condicions de funcionament d'un component no lineal canvia les seves qualitats. S'utilitzen els següents tipus de permeabilitat per caracteritzar-los:
- Estadística (est). Per calcular-lo, s'utilitza la corba de polarització principal: est =D / (e0E)=1 + P / (e 0E) » P / (e0E).
- inversa (ep). Denota un canvi en la polarització del ferroelèctric en el rang variable sota la influència paral·lela d'un camp estable.
- Efectiu (eef). Calculat a partir del corrent real I (implica el tipus no sinusoïdal) que va en conjunció amb la component no lineal. En aquest cas, hi ha una tensió activa U i una freqüència angular w. La fórmula funciona: eef ~ Cef =I / (wU).
- Inicial. Es determina en espectres extremadament febles.
Dos tipus principals de piroelèctrics
Són ferroelèctrics i antiferroelèctrics. Ells tenenhi ha sectors BOT: dominis.
En la primera forma, un domini forma una esfera despolaritzant al seu voltant.
Quan es creen molts dominis, disminueix. L'energia de despolarització també disminueix, però augmenta l'energia de les parets del sector. El procés es completa quan aquests indicadors estan en el mateix ordre.
Quin és el comportament de l'HSE quan els ferroelèctrics es troben a l'esfera exterior, es va descriure més amunt.
Antiferroelèctrics: assimilació d'almenys dues subreticules col·locades una dins de l' altra. En cadascun, la direcció dels factors dipolars és paral·lela. I el seu índex de dipol comú és 0.
En els espectres febles, els antiferroelèctrics es distingeixen per un tipus de polarització lineal. Però a mesura que augmenta la intensitat del camp, poden adquirir condicions ferroelèctriques. Els paràmetres de camp es desenvolupen de 0 a E1. La polarització creix linealment. En el moviment invers, ella ja s'allunya del camp: s'obté un bucle.
Quan es forma la força del rang E2, ferroelèctric es converteix en la seva antípoda.
Quan es canvia el vector de camp E, la situació és idèntica. Això vol dir que la corba és simètrica.
L'antiferroelèctric, superant la marca Curie, adquireix condicions paraelèctriques.
Amb l'aproximació més baixa fins a aquest punt, la permeabilitat arriba a un cert màxim. Per sobre, varia segons la fórmula de Curie-Weiss. Tanmateix, el paràmetre de permeabilitat absoluta al punt indicat és inferior al dels ferroelèctrics.
En molts casos, els antiferroelèctrics ho tenenestructura cristal·lina semblant als seus antípodes. En situacions rares i amb compostos idèntics, però a temperatures diferents, apareixen fases d'ambdós piroelèctrics.
Els antiferroelèctrics més famosos són NaNbO3, NH4H2P0 4 etc. El seu nombre és inferior al nombre de ferroelèctrics comuns.
