Сегнетоэлектрики, их свойства и применение.

Сегнетоэлектриками называют особый вид диэлектриков, отличающийся нелинейной зависимостью поляризации от напряженности поля, что является следствием наличия в них электрических доменов. При рассмотрении эффекта Ганна применялся термин «электростатические домены», под которыми подразумевают области сильного электрического поля. Но электростатические домены отличаются от электрических доменов, характерных для сегнетоэлектриков. В последнем случае домены -- это области самопроизвольной (спонтанной) поляризации (порядка 10-2--10-4 см), аналогичные магнитным доменам в ферромагнетиках.

Свое название сегнетоэлектрики получили от названия минерала -- сегнетовой соли (NaKC4H4O64H2O), для которой указанные свойства были обнаружены впервые. Свойства сегнетовой соли были подробно исследованы в работах академика И. В. Курчатова и П. П. Кобеко.

Все сегнето- и антисегнетоэлектрики можно подразделить на две группы:

1) кислородно-октаэдрические или близкие к ним, где сегнетактивный ион находится, внутри кислородного октаэдра;

2) водородные или близкие к ним, где возникновение сегнетоэлектрических свойств связано с перемещением протонов в водородных связях, с вращением групп и т. д.

Основными свойствами сегнетоэлектриков являются:

1) диэлектрическая проницаемость их гораздо больше единицы (e>>1);

2) диэлектрическая проницаемость сегнетоэлектриков зависит от напряженности внешнего электрического поля (рис. 3.12);

3) во внешнем электрическом поле сегнетоэлектрики поляризуются до насыщения, т. е. до такого состояния, при котором дальнейшее изменение напряженности электрического поля не изменяет вектор поляризации

4) во внешнем циклически изменяющемся электрическом поле им присуще явление гистерезиса, сложная зависимость вектора поляризации от напряженности электрического поля. Изменение вектора поляризации запаздывает по отношению к изменению напряженности электрического поля 5) по своему строению сегнетоэлектрики представляют скопление областей спонтанной поляризации (доменов), электрические дипольные моменты которых имеют хаотические ориентации вектора P (рис.3.10, 3.11);

6) при нагревании сегнетоэлектриков до определенной температуры Тк, характерной для каждого сегнетоэлектрика, они теряют все свои специфические свойства и превращаются в обычные полярные диэлектрики. Точка фазового перехода из состояния сегнетоэлектрика в состояние полярного диэлектрика называется точкой Кюри, а соответствующая ей температура Тк - температурой Кюри. В некоторых случаях имеются две точки Кюри - сегнетоэлектрические свойства исчезают также и при понижении температуры. Сегнетоэлектриков с двумя точками Кюри сравнительно немного. Большинство имеет лишь верхнюю точку, называемую просто точкой Кюри. В техническом применении сегнетоэлектриков наметилось несколько направлений, важнейшими из которых следует считать: 1) изготовление малогабаритных низкочастотных конденсаторов с большой удельной емкостью; 2) использование материалов с большой нелинейностью поляризации для диэлектрических усилителей, модуляторов и других управляемых устройств; 3) использование сегнетоэлементов в счетно-вычислительной технике в качестве ячеек памяти; 4) использование кристаллов сегнето - и антисегнетоэлектриков для модуляции и преобразования лазерного излучения; 5) изготовление пьезоэлектрических и пироэлектрических преобразователей.

6.