§5. Сегнетоэлектриктер. Түзу және кері пьезоэлектрлік

эффект.

Жалпы алганда, диэлектриктерді негізінен төрт класқа бөледі:

1. Полярлы; 2. Полярлы емее; 3. Сегнетоэлектриктер; 4.

пьезоэлекгрикгер.

Жогарыда айтылғандай полярлы диэлектрик дегеніміз - сыр-

тқы электр өрісі жоқ кезде молекуланың моменті нольге тең. Поляр-

лы емес диэлектрик дегеніміз - сыртқы электр өрісі жоқ кезде

молекуланын моменті нольден баскаша болады. Бүдан баска

заттардың сыртқы өрісі болмағанда спонтанды (өздігінен) поляриза-

цияланатын тобы бар. Бүп қүбылыс алгаш рет сегнет түзы үшін

ашылғандыктан, осыған үқсас барлық затгар сегнетоэлектриктер

деген ат алды. Сегнетоэлектриктер сыртқы электр өрісі жоқ кезде

домендер деп аталатын макроскопиялық көлемніц электрлік мо-

менті нольге тен емес, бірақ қалыпты жагдайда түтас поля-

ризацияланбайтын диэлектриктер.

Пьезоэлектриктер дегеніміз - деформацияланган кезде

бетінде зарядтар пайда болатын, ал керісінше белгілі бір багытта

өріс тудырган кезде деформацияланатын диэлектриктер.

Поляризацияланған диэлектриктердің өзі де өріс тудыратын

болгандықтан, оның молекулаларына әсер ететін вріс сыртқы өрістен

өзгеше болады. Бүл өріс локальдык өріс деп аталады. Локальдык

өрістің сыртқы өрістен айырмашылығы, әсіресе сүйықтар мен қатты

денелер үшін біртапай болады.

Енді сегнетоэлектриктердін кейбір

басқа диэлектриктерден өзгешелігін

қыскаша атап өтейік. Олар:

1. Кәдімгі диэлектриктерде диэлектірлік

түрақтысы . бірнеше, ал айрықша

жағдайларда бірнеше ондаган бірлікті ғана

қүраса (мысалы су ішінде .=81), Е(

сегнетоэлектриктерде диэлектірлік тұрақгысы 28-сурет

е бірнеше мыңдаған есе болады (е - 10“);

248

2. Индукция векторының й , кернеулік векторымен е

байланыстылығы сызықтық бо-лып табылады. Демек, диэлектірлік

отімділік е өріс кернеулігіне байланысты екен (28-сурет-тегі

қисықтың бірінші бұтағы);

3. Өріс өзгерістерінде р поляризация векторының мэндері,

сонымен қатар О ин-дукция векторының да мәндері Е өріс

кернеулігінен кешігеді. Осының нэтижесінде Р мен О векторлары тек

берілген мезеттегі Е векторының шамасымен ғана анықталмайды,

сондай-ақ Е векторының бұрынғы мэндерімен де анықталады, ягни

лиэлектриктердің алгы шарттарына байланысты болады. Бұл құбылыс

іистерезис деп аталады (грекше - кешігу). Өрістің циклдық

озгерістерінде Р поляризация векторының Е векторына байла-

иыстылыгы гистерезис тұзагы деп атапады, ол 28-суреттегі қисыққа

сэйкес өзгереді. Өрісті қосқанда Е мен бірге Р өседі (1-қисық бой-

і.імен), Р поляризация векторының кемуі 2-ші бұтақ бойынша жүреді.

I нольге тең болганда зат өзіиің калдык поляризаңиясы деп

игалатын Рг поляризация мэнін сақтайды. Тек қарама-қарсы багыт-

галган Ес өріс кернеулігінің эсерінен ғана Р = 0 болады. Өріс

ксрнеулігінің бұл мэні коэрцитивті күш деп аталады. Е-нің одан әрі

0 ігерісінде гистерезис тұзағының 3- бұтағы алынады, т.б.;

4. Сегнетоэлектриктердің поляризациялану тэртібі ферромагне-

іиктердің магнитгелу тэртібіне үксас, сондыктан оларды кейде

форромаі нетиктер деп атайды. Кристалды заттардың ішінде

симметрия центірі жоқтары ғана сегнетоэлектриктер бола алады;

5. Спонтанды (ездігінен) поляризация облыстары домеидер деп

тс аталады. Сыртқы өріс әсерінен домендердің моменті біртұтас

1 ияқты өріс бағыты бойынша бұрылады;

6 . Әрбір сегнетоэлектриктердің шекті температурасы болады, ал

Лүдан жоғары температурада зат өзінің ерекше қасиеттерін жоғалтады

ііі, нормаль диэлектрикке айналады. Бұл температураны Кюри

ііуктесі деп атайды;

7. Барлық сегнетоэлектриктер деформация кезінде поляриза-

цмяланады. Бұл құбылыс түзу пьезоэлектрлік эффект немесе жай

іииа пьезоэлектрлік эффект деп аталады. Поляризацияланудың

іішмасы деформацияга, демек серпімділіктің шегінде механикалық

ксрнеуге тура пропорционал. Деформацияның бағыты өзгергенде

иоляризацияның багыты да керіге өзгереді. Ең маңызды пьезо-

члсктриктерге кварц, сегнет тұзы жэне тағы басқалар жатады;

249

8 . Түзу эффекті мен катар кері эффекті де байқалады. Бүл

пьезоэдектрлік кристалдарга электр өрісінің эсерінен пайда болатын

поляризацияның кристалдың механикалық деформациясымен қоса

қабаттасып жүруінен болады;

9. Кері пьезоэлектрлік эффектіні электрострикциядан ажырата

білу керек. Соңғысы барлық диэлектриктерде (катгы, сұйық, газ

тэрізді) бар. Пьезоэлектрлік эффект тек кана кейбір кристалдарда ғана

пайда болады. Одан соң электрострикция кезінде деформация өріске

квадратты тэуелді болады жэне өріс бағыты өзгергенде таңбапарын

өзгертпейді. Пьезоэлектрлік эффект сыртқы өріске сызықты тәуелді

болады жэне өрістің бағыты өзгергенде таңбасын езгертеді;

10. Пьезоэлектриктер - деформацияланған кезде бетінде

электрлік зарядтар пайда болатын иондық кристаллдар. Пьезо-

электрикті полярлы ось деп аталатын бағытга біртекті дефор-

мациялаганда оның осы оське перпендикуляр жақтарының бірі оң,

екіншісі теріс зарядталады. Мүның себебі сыртқы күштердің эсерінен

иондық кристапдың оң иондардан кұралған торының дефор-

мациялануы теріс иондардан кұрапған тордың деформациялануынан

өзгеше болуында.

250