5.2 Высокочастотные изолирующие свойства

Суммарное сопротивление материала постоянное к перемещенному току называют импеданс.

При увеличении частоты сопротивление переменному току будет уменьшаться и, следовательно, уменьшаться изоляционные свойства материала. Кроме того, с увеличением частоты, ёмкости и возрастают потери мощности. Следовательно, материалы используемые в высокочастотных устройствах должны иметь малый , малую относительную диэлектрическую проницаемость, и большое сопротивление постоянному току.

5.3 Сегнтоэлектрики

Диэлектрики, которые характеризуются наличием гистерезиса между вектором поляризации и напряженностью поля называются сегнетоэлектриками.

Вотсутствии поля поляризация диэлектриков равна 0. С повышением напряженности поля поляризация достигает некоторого предела в точке А.

У обычных диэлектриков при уменьшении напряженности поля поляризация уменьшается до нуля по линии АО.

У диэлектриков относящихся к сегнетоэлектрикам при уменьшении Е поляризация принимает значение В. Это значение называется спонтанной поляризацией. Тот факт, что в точке В появится остаточная поляризация, свидетельствует о наличии в образцах постоянных дипольных моментов, с ориентированных в одном направлении. Возникновение таких моментов обусловлено доменной структурой сегнетоэлектрика. В не поляризуемом сегнетоэлектрике дипольные моменты отдельных доменов направлены хаотично и суммарная поляризация равна 0.

Под действием поля домены, в которых дипольные моменты совпадают с направлениями поля, начинают расти, поглощая других доменов, при этом наблюдается смещение стенок доменов. Без затрат энергии обратное перемещение стенок не наблюдается, поэтому реализуется остаточная поляризация.

Для того чтобы сегнетоэлектрик вернуть в положение обычного диэлектрика, необходимо изменить направление поля и достичь напряженности соответственно точки К – эта величина называется коэрцитивной силой.

Сегнетоэлектрики используются для изготовления конденсаторов:

где S – площадь;

d – расстояние между пластинами.

,

,

,

У сегнетоэлектриков величина относительной диэлектрической проницаемости может составлять несколько тысяч.

Наиболее распространенным сегнетоэлектриком является BiTiO₃, получается по керамической технологии.

Диэлектрическая проницаемость сегнетоэлектриков зависит от температуры. Это объясняется тем, что с повышением теплоты увеличиваются колебания атомов, вследствие чего уменьшается расстояние между центрами тяжести отрицательных и положительных зарядов.

Зависимость диэлектрической проницаемости от температуры определяется законом Кюри-Вейса:

где С – постоянная Кюри;

Т₀ – характерестическая температура.

При определенной температуре, названной температурой Кюри, сегнетоэлектрики превращаются в обычный диэлектрик. Переход является обратимым.

5.4 Понятие о пьезо- и пироэлектриках

Если к кристаллу диэлектрика приложить напряжение то, следовательно, при поляризации кристалл деформируется – это явление называют электрострикцией.

С другой стороны, у определенного типа кристаллов под действием механических усилий наблюдается поляризация – этот эффект называют пьезоэлектрическим, а соответственно вещества – пьезоэлектриками (BaTiO₃, PbTiO₃).

Пьезоэлектрическим эффектом обладают во всех случаях сегнетоэлектрики.

Пример: в качестве преобразования электрической энергии в механическую и наоборот.

Пироэлектрики − это вещества обладающие свойствами уменьшения поляризации в зависимости от роста температуры. Пироэлектриками являются предварительно поляризованные сегнетоэлектрики.

Свойства пироэлектриков определяются пироэлектрическим коэффициентом (Р):

Взаимосвязь между диэлектриками, пироэлектриками, сегнетоэлектриками, пьезоэлектриками:

1 − диэлектрики

2 − пьезоэлектрики

3 − пироэлектрики

4 − сегнетоэлектрики