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 поля в ферроэлектрике.