Справочник по электротехническим материалам. Под ред. Ю.В.Корицкого и др. Том 3 (3-е изд., 1988) (1152098), страница 152
Текст из файла (страница 152)
п.). Параметры сегнетоэлектриков изменяются в широких прелелак, точка Кюри лежит в диапазоне от минус 263 'С лля литийталлийтартратмоногидрага (ЛТТ) до 1213 'С для изобата лития. Диэлектрическая проницаемость изменяется ст елиниц до десятков и сотен тысяч Кроме сегнетоэлектриков, различают также кристаллические вещества с антипараллельно ориентированными электрическими моментами смещенных ионов или дипальных групп. Структуру таких тел можно представить как совокупность двух или более вставленных одна в другую подрешеток, в каждой из которых дипольные моменты направлены параллельно лруг другу, а у падрешегок — . антипараллельно, так что результирующий момент оказывается скомпеисированным и равным нулю.
Такие вещества получили название антисегнегоэлектриков. Все известные сегнетозлектрики (и антисегнетоэлектрики), представляющие собой различные кимические соединения, можно разделить на два типа по характеру химической связи, механизму фазового перехода, совокупности физических свойств и вытекающему из этого применению их в технике. К первому типу относятся сегнетоэлектрики, з которых существуют настоянные электрические диполи или дипольиые группы, образованные атомами, связанными между собой в основном ковалентными силами, но в целом обладающие зарядом. В этом случае их связи с ионами, ие акодящими а эти группы, имеют ионный характер.
В кристаллах этого типа имеется несколько возможных положений равновесия диполей или дипольнык групп, соответствующих различным ориентациям диполей. В паразлектрическом состоянии в расположении диполей отсутствует дальний порядок, а в сегнетоэлектрическам состоянии пинали упорядочиваются. Фазовый переход и появление спонтанной поляризации связаны с упорядочением диполей.
Поэтому такой фазовый переход называется типа порядок -- беспорядок и наблюдается у дипольных сегнетоэлектриков: сегнетова соль, дигидрофасфат калия, нитрит натрия и др. Ко второму типу относятся сегнетоэлектрики, прелставляюпгие собой в основном кристаллы с преимущественна ионной связью и ие содержащие атомных групп, обладаюшик постоянным дипольным моментом. Фазовый переход из параэлектрическага состояния в сегиетоэлектрическае происходит в результате смещения ионов из нулевого положения в лругое, приводящее к появлению электрических моментов и возникновению спонтанной поляризации.
Такой переход называют фазовым переходом типа смещения, а кристалл— ионным сегнетозлектриком. Классическим примером сегнетоэлектрика такого типа является титанат барин. Существуют сегнетоэлектрики, у кыорых фазавые переходы могут быль переходами смешанного типа. Широко известно другое деление сегнетоэлектриков на две основные группы по карактеру проявления их основных свойств и вытекающему из этого применению их в технике: протонные и беспротонные (ие содержащие волород). Сегнетозлектрикам присущи следующие свойства: [$22.2! 551 Ди4юльные гегнгтоэлактрики 1.
Высокое и сверхвысокое значение диэлектрической проницаемости. 2. Резкая зависимость диэлектрической проницаемости от температуры с аномально большим (одним или несколькими) максимумом при определенной температуре, называемой точкой Кюри. 3. Резкая зависимость диэлектрической проницаемости от напряженности электрического поля.
4. Наличие диэлектрического гистерезнса, т. е. отставания во времени поляризации от приложенного напряжения. 5 Достаточно резко выраженная зависимость диэлектрической проницаемости и диэлектрических потерь ат частоты, особенно в абластк сверхвысоких частот. б. Резкое изменение в определенном интервале температуры при нагревании (или охлаждении) теплоемкости, температурного коэффициента линейного расширения, модуля упругости и т. д. 7. При температуре ниже фазового перехода возникают спонтанные деформации и понижается симметрия кристаллической решетки.
Сегнетоэлектрические фазовые переходы подразделяются на переходы 1 н П рода. При фазовых переходах Н рода резко меняются диэлектрическая проницаемость, теплоемкость, температурный коэффициент линейного расширения, модули упругости, пьезомодуль н т. д. При фазовом переходе 1 рода помимо резкого изменения этих величин испытывают скачок споитаннан поляризация, энтропия н выделяется скрытая теплота перехода.
Некоторые сегнетаэлектрики, кроме основного фазового перехода, обусловливаюшего переход из сегнегоэлектрического состояния в несегнетоэлектрическое (или из полярного в непалярное), испытывают несколько фазовых переходов, которые могут сопровождаться изменением симметрии кристаллической решетки и изменением свойств сегнетоэлектриков. Существенной особенносп ю сегнетоэлектриков является не только наличие спонтанной поляризации, но и возможность изменения знака этой поляризации прн воздействии электрического напряжения.
В ходе исследований, проводимых в 60-х годах, выявились новые группы сегнетоэлектриков — несобственные сегнегоэлектрики с непалярными неустойчивостями, получившие название «виртуальные» сегнетоэлектрики, которые имеют большую, растущую при понижении температуры диэлектрическую проницаемость, но остаются паразлектрнками вплоть до абсолкггного нуля. «Виртуальные» сегнетоэлектрикн зто вещества, переходящие в сегнетоэлектрическое состояние только при каком-либо внешнем воздействии — приложении электрического паля, механического давления, введении примесей, образовании дефектов илн нарушений структуры кристаллической решетки.
К таким веществам относятся квантовые сегнетоэлектрики: титанат стронция БгТУО» и танталат калия КТаО». Одним из новых направлений в физике твердого тела явилось исследование оптических свойств сегнетоэлектриков. С появлением лазеров возникла необходимость в материалах с большой нелинейной восприимчивостью для осуществления эффективного управления пучком излучения в ультрафиолетовом, видимом и ближнем инфракрасном диапазонах. Сегиетоэлектрики оказались материаламн, приголными для этой цели. 22.2. ДИПОЛЬНЫЕ СЕГНЕТОЭЛЕКТРИКИ Сегнетова соль. Сегнетова соль впервые синтезирована французским аптекарем Э. Сень- етом в 1655 г. Сегиетава соль (С«Н«О«КНаХ Х4 Н»О) является двойной солью винной кислоты.
Кристаллы сегнетовой соли в области проявления сегнетоэлектрических свойств имеют моноклинную симметрию, за пределами этой области — ромбическую. Молекулярная масса сегнетовой сали равна 282,184; плотность 1,77 Мг/м». При тем- пературе 55 'С сегнетова соль распадается на тартрат натрия и тартрат калия и их насы- шенные растворы с выделением кристаллизационной иоды, эта вода растворяет обе соли и при 58 'С они полностью в ней растворяются. Этот процесс называется «плавлением» кристалла сегнетовой соли..
процесс необратим. Способность кристаллов сегиетовай соли растворяться в воде используется обычно при их обработке и в то же время ограничивает ее использование в технике. Сегнетова соль обладает резной анизотропией свойств. Только вдоль одной оси симметрии — оси а проявлнются ее сегнетоэлектрнческие свойства: спонтанная поляризация, аномально высокан диэлектрическая проницаемость, резко зависящая от температуры, напряженности поля, гистерезис и другие особые свойства. Сегнетова соль характеризуется наличием двух точек Кюри, при которых е достигает максимального значения: +24 'С (верхняя точка Кюри) — в=4000 и минус !8 'С (нижняя тачка Кюри) — «=6000 (рис. 22.! ].
Тангенс угла диэлектрических потерь вблизи 1разд. 22] Сегкегоэлекгрпли Рис. 22.1. Зависимость диэлектрической проницаемости сегнетовой соли от температуры 1 — 5=0,5...1,5 В/см; 2 — 5 В/см; 3 — 500 В/ск точек Кюри также достигает максимума и рввяяегся 0,85...0,35, за пределами точек Кюри 125 ниже 0,001. В сильных полях е, измеренная -550 -/00 -50 0 50 й!0 'С Рис. 22.2, Температурная зависимость спонтанной поляризации различных сегнетоэлектриков 1 --мококристалл титана бария; 2 — керамический твтанат бария; 5 — лкгядрофосфат калия 1КЛР); 4 — триглкцвнсульфат 1ТГС); 5 — сегнетава сель по среднему наклону петли гистерезнса, достигает максимального значения внутри интервала — 18...+24 'С.
Вдоль осей симметрии Ь и с диэлектрическая проницаемость сегнетовой соли имеет обычные значения и ие зависят от напряженности электрического поля. При обычных температурах аью9,8; е,= = 9,2. В интервале температуры — 20... +20 'С удельная проводимость кристалла у=6,4)С )!10 "...1,1 ° 10 ы Ом.см Электрическая прочность сегнетовой соли в масле цри высоком гидростатическом дав.пении равна 60 МВ/м.
Опасность пробоя сильна возрастает, если в кристалле имеются даже незначительные трещины. Сегнетова соль.диамагнитна. Теплопроводность сегнетоаой соли в несколько рлз меньше, чгм теплопроводность кварца. Спонтанная поляриаация сегиетовой соли 0,25 мкКл/см' (рнс. 22.2). Сегнетова соль отличается достаточно резкой в области слабьж полей зависимостью поляризации и диэлектрической проницаемости от напряженности поля.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
