Понятие о сегнетоэлектриках

Изучение твердых диэлектриков, молекулы которых являются природными диполями, позволило выделить среди них вещества, обладающие довольно необычными электрическими свойствами. Поскольку типичным представителем этих веществ является сегнетова соль (NаКС4Н406*4Н20), то их стали называть сегнетоэлектриками. Оказывается, что молекулы сегнетоэлектриков не имеют центра симметрии, а сами сегнетоэлектрики обладают резко выраженной анизотропией своих свойств.

Измерение диэлектрической проницаемости сегнетоэлектриков показало, что она непостоянна и в некоторых интервалах температур достигает больших величин. Например, максимальная относительная диэлектрическая проницаемость сегнетовой соли около 10 000, а титаната бария (ВаТiO3) — около 7000.

Геометрическая сумма электрических моментов всех диполей в единице объема диэлектрика называется вектором поляризации РЭЛ. У неполяризованного диэлектрика РЭЛ =0, а у поляризованного (обычного) диэлектрика вектор РЭЛ прямо пропорционален вектору Е. Оказывается, что диэлектрическая проницаемость сегнетоэлектриков зависит еще и от напряженности электрического поля в них. Это означает, что вектор поляризации для сегнетоэлектриков не пропорционален вектору Е.

Наконец, вектор поляризации сегнетоэлектрика зависит не только от Е, но и от предшествующих состояний поляризуемого сегнетоэлектрика. Такая зависимость называется диэлектрическим гистерезисом (от греческого «гистерезис» — отставание). При периодическом изменении Е график изменения Р у сегнетоэлектрика образует замкнутую кривую, которая называется петлей гистерезиса (рис. 15.25). После уменьшения внешнего поля до нуля у сегнетоэлектрика сохраняется остаточная поляризация (отрезок 0D).IMG_20141001_000f5_cr

Все эти свойства сегнетоэлектриков объясняются особенностями их внутреннего строения. Сегнетоэлектрик состоит из спонтанно (самопроизвольно) поляризованных областей, которые назвали доменами. Векторы поляризации отдельных доменов в сегнетоэлектрике направлены различно, и кристалл в целом дипольным моментом не обладает. Если сегнетоэлектрик внести во внешнее электрическое поле, то векторы поляризации доменов повернутся по направлению этого поля. Сегнетоэлектрик частично сохраняет свою поляризацию и после удаления его из поля. Оказывается, что домены существуют в сегнетоэлектриках только в определенных интервалах температур, при которых у них сохраняются сегнетоэлектрические свойства. Например, у сегнетовой соли эти свойства существуют только при температурах от —15 до +22,5°С.