Голямина И.П. - Ультразвук (маленькая энциклопедия) (1040516), страница 119
Текст из файла (страница 119)
Характерная особенность кристаллов атоп группы — высокая СЕГНЕТОЭЛЕКТРИЧЕСТВО точна Кюри (В = — 1140 — 1210 'С для 1лНЬОэ, В = 050'С для Ь(ТаОэ), что позволяет использовать их при относительно высоких темп-рах. Кристаллы Ь)МЬОэ используются для электроакугтичегких преебраэователед в акустоэлектронике, а также в Оптич. квантовых генераторах. 5)Группа сульфоиодида с у р ь м ы (ЯЬ51). Выше точки Кюри О: — 10 — 22 С кристалл имеет ромбич.
структуру с горизонтальной плоскостью симмотрии, к-рая исчезает в сегыетоэлектрич. области нз-за появления спонтанной поляризации вдоль оси 2. При этом кристалл приобретает сильно выраженную аниаотропию. Отличительная особенность этой группы С, (БЬЯВг, В)БВг, а также их твердые растворы) — сидьно выраженный пьезоэффект прн всестороннем сжатии и растяжении с пьезомодулем г)ь т кз 1000 10 хэКл(Н, что открывает ряд возможностей использованил этих нристаллов для электроакустич. преобразования и для намерений.
Другая важная особенность атой группы— принадлежность ее представителей к С.-полупроводникам и наличие сильной фотопроводимости. Помимо перечисленных, имеется еще значвтельыое количество других групп С. (группы тригпицинсульфата, квасцов, сульфата аммонив, периодатов и др.). Лит, Иона Пг., Шира ее Д., Сегкетоэлектрические кристаллы, пер. с англ., М., 1966; Сколевский Г А. к др, Сегкетоэлектркии к а!гтисегпетоэлеитрикк, Л., 1911; Ж е л у д е е И. С., Электрические крестеллы, М, 1969; Ф е с е в к о Е.
Г., Семейство пероескята и сегветоэлектрвчество, М., 1912. Р. Е. Паскияеэ. СЕГНЕТОЗЛЕКТРНЧЕСТВΠ— совокупность явлений, наблюдаемых у нристаллич. веществ, у к-рых в ревультате самопроизвольного понижения симметрии кристаллич. решбтни в определенном интервале темп-р и иеханич.
напряжений возникает, независимо от наличия внешнего электрич. полн, макроскопич. элентрич. момент — спонтанная поляризации. Воличнна и направление спонтанной поляризации у этих веществ — сеэиетоэлектрикое — сугцестзенио Зависят от темп-ры и могут быть изменены влектрич. полем и механич. напряжениями.
Сегнетоэлектрики, как правило, состоят иэ отдельных областей (доме- нов), в пределах к-рых сохраняется одно и то же направление спонтанной поляризации. В отсутствии внешнего электрнч. поля и мехаыич. напряжений домены ориентированы тан, что средний электрич. момент образца равен ыулю; зто соответствует более выгодному эыергетич, его состоянию (рис. 1,а). При этом размеры доменов, Рис. 1.
Схема доменной структуры моно- кристалла в отсутствия поля (а) в после приложения сильного полл и (6). евскиость диеской провидеитевата берил ературы Т. 12 И 8 6 О 80 ЮО 131 166 160 Г,'0 имеющие порядок 10 "— 1 см, вависят от равмеров образца н от темп-ры. При приложении электрич. поля до мены приобретают преимущественыую ориентацию (ерастутэ), и при достаточно болжпих полях образец становится как бы однодоменным (рис.
1,6), причем это состояние сохраняется и после сыятия электрич. напряжения, благодаря чеыу удается, в частности, создавать широно применяемые для электроакустич, преобразования пьеэеэлектричегкие материалы на Основе согнетоэлектриков с высокими эначенипми пьезозлектрич. модулей. Впервые сегыетоэлектрнч. свойства были открыты у сегнетовой соли ЫаЕСгНеОе'4НэО, откуда и возникло это название. Электрич. свойства сегнетоэлектриков внешне подобны магнитным свойствам ферромагиетикое, поэтому в зарубежной литературе их наз, ферроэлектриками, а С.
— ферроэлектричеством. С.— разновидность кироэлектричес~яеа, однано обычные пироэлектрики не имеют доменыой структуры ы поэтому не обладают свойствами, к-рые являются отличительными прививками сегнетоэлектриков. К ним относятся: 1) аномально высокая диэлектрич. проницаемость е, достигающая 326 СЕГИЕТОЭЛЕИТРИЧЕСТВО " 20 16 Ъ 12 "8 4 иногда нескольких десятков и сотен тысяч единиц и имеющая резко выраженный максимум вблизи темп-ры, при н-рой возникает или исчезает спонтанная поляризации (Кюри точка) (рис.2); 2) нелинейная аависимость поляризации Р от элентрич.
поля К и наличие двзлектрич. гистереаиса (рис. 3); 3) сильно выраженная аависпмость полярнаации от механич. на- С Рис. 3. Зависимость поляризации Р сегнетозлектрнкв от электрического поля Е и петля Лиэлектрнческого гястере- зисв: участок 0 А — начальная кривая; ОΠ— остаточная полприэзцня; ОК вЂ” снонтаннвн цоцяркаэция; ОР - коарцкт»оное поле. прнжений и кан следствие — больпюе значение нек-рых пьевоэлентрич. Востоннных и вависимость их от темп-ры (рис. 4) (сы. Льеэоэлектричастчо, Лье- ч 18 ч 1О о 8 ъ 0 20 40 60 68 100 120 у, 'С Рно.
4. Зависимость пьезомопуля би титвната бария от температуры. эоэяектрики); 4) изменение ниже точни Кюри расстояний между атомами нристаллич. решетки сегиетоэлектрина, зависящее от ориентации поляриаацни (т. н. спонтанная деформация); 5) нелинейнал зависимость деформации и от элентрич. полл и наличие элентромеханич. гистерсаиса (рнс. 5); 6) наличие максимума у теплоемности н области точки Кюри, а в нек-рых случаях выделение или поглощение тепла при переходе через точку Кюри; 7) аависювость от злентрич. поля и механнч. напряжений диэлектрнч., механич. и пьезоалектрич. коэффициентов.
Г>ольшая чувствительность свойств сегнетоэлектриков н вне(пним воздействиям с феноменологич. точки зрения — результат т. н. сегнетоэлен- трич. фааового перехода, фивич. природа к-рого аанлючается в том, что при пони)венин темп-ры вблизи точки Кюри кристалл становится неустойчи- Рнс. 5. Зависимость цефармзции и от электрического полн Е и кривая ОАВСРА электромехвничсского гистерезисв. вым и переходит в другое, энергетически более выгодное состояние, при к-ром появлястсн спонтанная поляриаация, нристаллич.
решетка деформируется н ыеняется ее симметрия. Напр., кристалл титаната бария (рис. 6) при темп-ре Т ) (20 чС имеет нубич. решетку с центром симметрии и не нвлнотся пьезоэлентрином; при понижении темп-ры возникает сг(онтанная полнризацин, направленная вдоль оси х, решетка теряет центр симметрии н в интервале темп-р (20 'С ) Т ) 0 'С становится тетрагональной.
При дальнеишем понижении темп-ры вблизи 0*С вентор спон- 24 0-180-156-120-96-60-98 0 ЗО 60 80 120 !,'С и 1 лубанюяая !емраго- Роябачесяая Ра юсэаяа яаяччая ческая Рнс. а. Изменение неличииы (а) и направления (б) вектора спонтанной поляризации Р, в зависимости от температуры и изменении симметрии решетка титзнатв барин. таиной поляризации располагается вдоль диагонали одной на граней (пепи этом в интервале 0 С ) Т ) — 90 С решетка приобретает ромбич.
симыет- СИГНАЛИЗАТОРЫ УРОВНЯ 319 рию), и, наконец, вблизи — 90 'С он поворачивается вдоль обьемной диагонали куба и решетка становится ромбоэдрической. По мере приближения темп-ры к точке Кюри сильнее проявляются споцифнч. для сегнетоэлектрика свойства— большие аначения и нелинейная аалисимость диэлектрич. проницаемости, пьезомодулей и других постоянных.
Для сегнетоэлектриков, к-рые выше точки Кюри не являются пьеаоэлектрикамн, пьезоэффект в сегнетозлектрич. области имеет характер глннеаризованыойл гагитрогтрикяии благодаря наличию постояыыой спонтаныоп поляриаации и исчеаает при обращении спонтанной поляриаациы в нуль. Сегнетоэлектрич. переходы подразделяются на фаэовые переходы 1-го и 2-го рода. При фааовом переходе 2-го рода (сегпетова соль при 24 'С) наблюдаются резко выраженные максимуллы температурного хода диэлектрич. проницаеыости, теплоемкости, коэфф.
линейного расширения, пьезомодулей, упругих постоянных и др. При фазовом переходе 7-го рода (титанат бария вблизи — 90 'С, 0 "С и 720 'С), помимо этого, происходит ска° юк спонтанной поляризации (см., например, рис. б,а) и энтропии; имеет место температурный гистереаис и выделяется скрытая теплота перехода. В этом случае темп-ра перехода Т, окааывается несколько выше точкй Кюри 8; Т,— 8 1 — 2 "С. Микроскопич. теория сегнетозлектрич. явтеыий основывается на представлениях об особенностях сил взаилюдействия между атомаии кристаллич.
Решетки. Предполагается, что спонтаыная поляриаация может возникать двумя путями. Во-первых, в результате смещения нек-рых ионов решбтки иэ положения равновесия, совпадающего с центром симметрии элементарной решетки (напр., иона Т!'4 и ВаТ109), иа-за относительно слабых возвращающих сил и «поиощпл образующегосн при этом сиещенин внутреннего поля, обусловленного колнриэацией соседних атомов. Такие кристаллы наз.
сегнетоэлектриками типа «сыещениям Во-вторых, как результат упорядочения уже существующих в кристалле дипольных групп, имеющих несколько возможных положений равновесия, соответствующих рааличным ориентациям диполей, как это имеет место в рядо водород- содержащих сегнетоэлектриков (напр., в КН,РОг). Такие кристаллы наэ. сегнетоэлектриками типа гпорядок— бесяорядокл. В нек-рых кристаллах особенности сил взаимодействия таковы, что ионы одного сорта смещаются не параллельно друг другу, как в сегнетоэлектриках.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
