1.5.3. Особливості деяких діелектриків

Серед діелектриків трапляються такі, які мають дуже великі значення відносної діелектричної проникності, їх називають сегнетоелектриками. Таку назву вони дістали від типового представника цієї групи - сегнетової солі (подвійна натрієво-калієва сіль винної кислоти NaKC₄Н₄О₃₆•4Н₂О). При кімнатній температурі відносна діелектрична проникність її досягає 10000. До сегнетоелектриків належить також титанат барію ВаТіО₃ ( = 6000), титанат свинцю РbТіО₃, ніобат літію LiNbO тощо.

Висока діелектрична проникність сегнетоелектриків пов'язана з наявністю в них самодовільних (спонтанних) поляризованих областей без впливу зовнішнього поля. Ці області спонтанної поляризації називають доменами.

Рис. 1.12. Домени

У сусідніх доменах орієнтація дипольних моментів інша (рис. 1.12). Тому вектор поляризації досить великого монокристала дорівнює нулю і в цілому сегнетоелектрик неполяризований. Але якщо його внести в електричне поле, то вектори поляризації доменів встановлюються в напрямі, близькому до напряму поля, і тим більше, чим сильніше діє поле; сегнетоелектрик поляризується, і відносна діелектрична проникність набуває великого значення.

Висока діелектрична проникність сегнетоелектриків виявляється в цілком певних температурних інтервалах. Для кожного з них існує така температура, вище (і нижче) від якої сегнетоелектричні властивості істотно ослаблюються. Цю температуру називають точкою Кюрі.

Коли температура сегнетоелектрика досягає значення точки Кюрі, зростає тепловий рух частинок і порушується орієнтація дипольних моментів в областях спонтанної поляризації - домени руйнуються, і сегнетоелектрик перетворюється в звичайний діелектрик.

Для сегнетоелектриків існує специфічна залежність вектора поляризації від напруженості зовнішнього електричного поля , що дістала назву діелектричного гістерезису (запізнення) ( рис. 1.13).

Рис. 1.13. Діелектричний гістерезис

Спочатку із збільшенням напруженості зовнішнього поля вектор поляризації швидко зростає, настає стан насичення (крива ОP_н). Якщо ж після цього напруженість електричного поля зменшувати і довести до нуля, то поляризація зменшується з запізненням і досягає деякого залишкового значення P₃ (крива P_нP_з). Залишкова поляризація зникає лише при накладанні певного електричного поля протилежного напряму -Е_к. Напруженість Е_к поля, при якій усувається залишкова поляризація даного діелектрика, називається його коерцитивною силою.

Сегнетоелектрики широко використовуються у конденсаторах, у запам'ятовуючих пристроях електронно-обчислювальних машин тощо.

Є чимало таких діелектриків, які довгий час зберігають стан поляризації, - від кількох днів до багатьох років, їх називають електретами.

Для одержання електретів використовують органічні (віск, парафін, нафталін, ебоніт, слюду та ін.) і неорганічні (сірку, титанати лужноземельних металів - СаТіО3, SrTiO3 і ін.) діелектрики та їх суміші. Виготовляють їх нагріванням до температури плавлення з наступним охолодженням у сильному електричному полі.

Усі електрети мають стабільний поверхневий заряд (не більший за густиною

σ =10^-4 Кл/м²). Цей заряд звичайно вимірюють за допомогою електричної індукції. Електрет є аналогом постійного магніту. Використовують електрети як джерела постійного електричного поля в схемах телефонного зв'язку, електрометрах, у дозиметричних радіаційних приладах тощо.