Температура Кюри и спонтанная поляризация

Температура Кюри и спонтанная поляризация [c.333]

У диэлектриков с искаженной решеткой и неплотной упаковкой ионов, таких как муллит, кордиерит, циркон, отмечается повышенный tg б, который имеет температурный рост за счет релаксационных потерь. У сегнетоэлектриков, характеризующихся большой зависимостью спонтанной поляризации, от температуры, диэлектрические потери велики и снижаются лишь при температурах выше точки Кюри. К этим диэлектрикам относятся титанаты бария, стронция, лития, кальция. Зависимость tg6 от температуры для сегнетоэлектриков показана на рис. 1.13. [c.26]

Существование электрического момента связано с изменением структуры сегнетоэлектрика в точках фазового перехода. Температура фазового перехода является критической для появления или исчезновения спонтанной поляризации сегнетоэлектрика и носит название температуры Кюри. Диэлектрическая проницаемость в точке Кюри достигает наибольшего значения, а выше этой температуры сегнетоэлектрические свойства исчезают. При снижении температуры ниже точки Кюри сегнетоэлектрические свойства появляются вновь. Однако сегнетокерамика не обладает пьезоэлектрическими свойствами. Они возникают только после того, как керамика будет подвергнута воздействию сильного постоянного электрического поля, в результате чего произвольно направленные диполи ориентируются под влиянием этого поля в одном определенном направлении. Этот процесс, носящий название поляризации, является характерным в производстве пьезокерамики. [c.195]

С микроскопической точки зрения сегнетоэлектрические ФП делятся на два больших класса ФП типа смещения и ФП типа порядок — беспорядок. В первом случае выше точки перехода (точки Кюри Гк) в кристалле существует неустойчивость по отношению к одному из решеточных колебаний, которое называется мягкой модой. По мере понижения температуры и приближен 1я к Тк частота этой моды понижается и в пределе стремится к нулю. В результате в точке ФП происходит самопроизвольное смещение подрешеток кристалла, восстанавливающее динамическую устойчивость, причем в сегнетоэлектриках это смещение приводит к спонтанной поляризованности (в антисегнетоэлектриках спонтанная поляризация скомпенсирована в подрешетках Рс = 0). Механизм поляризации, связанный с мягкой модой, рассматривался в 2.5 основные сегнетоэлектрики этого типа перечислены в табл. 6.4. [c.101]

К классу IV относят материалы, применяемые при особых условиях, например, за пределами нормального интервала температур (—60 н- +70° С). В качестве высокотемпературных материалов используют сегнетоэлектрики с повышенной точкой Кюри (выше 300° С), так как случайный перегрев пьезоэлемента выше 7 к ведет к разрушению его спонтанной, а следовательно, и остаточной поляризации и к потере пьезоэлектрических свойств. [c.235]

Для линейных пироэлектриков спонтанно поляризованное состояние устойчиво всегда, при всех температурах (вплоть до разложения кристалла при нагреве). Для сегнетоэлектриков наличие спонтанной поляризации характерно только в определенном интервале температур. В этом интервале сегнетоэлектрические кристаллы, как правило, имеют различные кристаллические (структурные) модификации, и не все они обладают спонтанной поляризацией. Изменение структуры такого кристалла, сопровождаемое возникновением (исчезновением) спонтанной поляризации, называется фазовым переходом, а температура, ему соответствующая,— температурой фазового перехода или точкой Кюри. В области фазового перехода резко меняются и имеют аномалии почти все свойства кристалла электрические, оптические, механические и др. [c.37]

При охлаждении кристалла с перескакивающими ионами несколько ионов могут одновременно сместиться в одном направлении. При этом возникает внутреннее поле, вызванное смещением этих ионов и их электронных оболочек. При температуре Кюри тепловое движение не очень интенсивно и возникшее внутреннее поле удерживает ионы в смещенном положении. При малейшем понижении температуры число смещенных в одном направлении ионов резко возрастает. Таким образом, возникает спонтанная поляризация Реп- [c.77]

Спонтанная поляризация возникает при температуре Т<То, если р>0, и при Т<То, если р<0, т. е. это случай, когда температура Кюри — Вейсса То совпадает с точкой Кюри Т,. Если р>0, получаем [c.295]

Задача 4-26. Практически определив температурную зависимость относительной диэлектрической проницаемости бг у титаната бария, нашли точка Кюри Гс= 120°С, [ег] = 14 ООО, постоянная Кюри в формуле Кюри — Вейсса С=1,6-10 К, особая температура Кюри—Вейсса 7 о=109°С. Кроме того, измерив температурную зависимость спонтанной поляризации, нашли при Т=Тс спонтанная поляризованность Р,о= 13-10-2 к д/м . Используя эти данные, определите константы а, Ь и с в формуле (4-6-3). [c.297]

Поляризация системы из спонтанно возникающих доменов и ориентационная поляризация имеют некоторое сходство, но их не спутаешь друг с другом. Это особенно наглядно при рассмотрении тепловых эффектов. Ориентационная поляризация, исчезающая вместе с полем, происходит из-за наличия постоянных дипольных моментов у молекул, а эти молекулы ориентируются случайным образом благодаря тепловому движению, поэтому эффект ориентационной поляризации зависит от температуры. С другой стороны, в кристалле сегнетоэлектрика молекулы имеют постоянные дипольные моменты, направление которых жестко фиксировано в одном домене тепловое движение не влияет на этот порядок. Тем не менее в кристаллах сегнетоэлектрика наблюдается другой тип температурного эффекта при некоторой определенной температуре 0с, называемой температурой Кюри, спонтанная поляризация исчезает. Это происходит из-за того, что в этой точке кристаллическая структура изменяется фазовый переход) и отдельные молекулы больше уже не имеют постоянных дипольных моментов (рис. 1.4.2). [c.31]

Физическая причина, вызывающая столь значительное дополнительное рассеяние света вблизи критической точки Кюри, состоит в том, что в этой температурной области возникают большие тепловые флуктуации некоторой характерной величины т], которая фигурирует в теории фазовых переходов второго рода, развитой Ландау, и служат там количественной мерой степени упорядоченности [107, 51]. Флуктуация величины г приводит к тому, что в кристалле, например, оказываются возможными появление и исчезновение областей, свойства которых отличны от свойств кристалла при равновесной температуре Т. В качестве параметра т] могут быть выбраны различные характеристики среды. Для уяснения физического смысла г укажем на некоторые примеры. Так, в сегнетоэлектриках в качестве характерного параметра г обычно может быть выбрана компонента спонтанной поляризации Р . Флуктуация Y] в этом случае вызовет появление и исчезновение малых областей спонтанной поляризации при температуре выше температуры Кюри, т. е. где в равновесном состоянии такое явление невозможно. [c.61]

Величина их поляризации характеризуется вектором самопроизвольной (спонтанной) поляризации р . От величины вектора зависят свойства сегнетоэлектрика (например, диэлектрическая проницаемость и др.). У сегнетоэлектриков диэлектрическая проницаемость достигает больших величин и в значительной степени зависит от напряженности электрического поля, Сегнетоэлектрические свойства обнаруживаются при температурах, не превышающих определенной температуры, называемой температурой Кюри (Тк). [c.99]

Все рассмотренные выше кислородно-октаэдрические сегнетоэлектрики являются сегнетоэлектриками смещения. В работе [Ц установлены справедливые для широкого круга материалов простые зкспериментальные соотношения между смещением гомополярного атома и макроскопическими сегнетоэлентрическими характеристиками такими, как температура Кюри и спонтанная поляризация Р,. В физическом аспекте эти экспериментальные соотношения отражают связь между энергиями колебания кристаллической решетки и образования сегнетоэлентрическо-го состояния. [c.333]

Сегнетоэлектрики — вещества, обладаюш,ие спонтанной поляризацией (см. 5.3), направление которой может быть изменено с помощью внешнего электрического поля. Сегнетоэлектрики обладают рядом специфических свойств, которые проявляются лишь в определенном диапазоне температур. Температура Тк. (сег-негоэлектрическая точка Кюри) является температурой фазового перехода, ниже этой температуры сегнетоэлектрик обладает домен- [c.243]

Петли диэлектрического гистерезиса стехиометри-ческих кристаллов НБС с ж = 0,25 в интервале температур 20 90 °С исследовались в работе [28]. По полученным данным были определены коэрцитивные поля Е и спонтанная поляризация Р, (рис. 4.6). При комнатной температуре Е = 2,3 кВ/см, Р, = 17 мкКл/см При прохождении через точку Кюри в процессе охлаждения значения Е и Р. возрастают. Петли диэлектрического гистерезиса также исследовались при различной напряженности электрического поля, приложенного к кристаллу (рис. 4.7) [31]. Было установлено, что петля полностью формируется лишь при напряженности 9 кВ/см. Зависимость изменения формы петли гистерезиса от температуры (рис. 4.8) показывает, что гистерезис исчезает не при 50 °С, где расположен максимум е этого кристалла, а около 90 °С [32]. По-видимому, при этой температуре кристалл полностью переходит в параэлектрическую фазу. [c.112]

Рис. 3. Фазовый переход второго рода в сегнетоэлектри-ках а — свободная энергия как функция поляризации при температурах более высокой, более низкой, чем темп-ра Кюри, и равной темп-ре Кюри б — спонтанная поляризация как функция темп-ры в — об1)атная поляризуемость как функция темп-ры.

Спонтанная поляризация сегнетоэлектриков сильно зависит от температуры. С повышением температуры Р уменьшается и при некоторой температуре 7к, называемой сегнетоэлектрической точкой Кюри, обращается в нуль. Таким образом, при 7 >7 к тепловое движение разрушает сегнетоэлектрическое состояние и сегне-тоэлектрик переходит в параэлектрическое состояние. В параэлек-трической области зависимость е от температуры описывается законом Кюри — Вейсса [c.301]

Сегиетоэлектриками называют диэлектрики, обладающие в определенном температурном диапазоне спонтанной поляризацией. К своеобразным свойствам сегнето-электриков относятся высокое и сверхвысокое значение бг резкая зависимость е, от температуры с острыми пиками в точке Кюри резкая зависимость вг от напряженности электрического поля. Эти свойства используются в устройствах на основе сегнетокерамическпх материалов. На рис, 23.8 приведена зависимость е., титаната бария от температуры, откуда видно, что при 125 °С у этого материала существует точка Кюри. На рис, 23.9 для этого же материала показана зависимость е, от напряженности [c.557]

Переходы в сегнетоэлектриках. Для этого вида веществ ниже точки Кюри возникает спонтанная электрическая поляризация,, обусловленная появлением дипольных моментов за счет специфического разделения в пространстве противоположно заряженных ионов. Фазовые переходы в сегнетоэлектриках принято подразделять на переходы типа порядок — беспорядок и типа смещения. К переходам последнего типа можно отнести рассмотренный выше переход в кристаллах ВаНОз. Переход типа порядок — беспорядок обнаружен в хорошо известных кристаллах KH2P04(KDP). В этих кристаллах для ионов Н, определяющих их поляризацию, имеются два (а не одно) положения равновесия (на водородной связи ОН. ..О), отстоящие одно от другого на 0,35 А. Выше температуры перехода оба положения равновесия заселены статистически равномерно, а ниже Тс появляется асимметрия заселенности, которая и приводит к поляризации. [c.260]

Спонтанная поляризация — это поляризация диэлектрика, возникающая при отсутствии внешнего электрического поля. Поляризация нелинейно зависит от напряженности электрического поля и характеризуется явно выраженным, большим максимумом при некоторой определенной температуре. Характерна для диэлектриков кристаллических структур, имеющих области (домены) с легко поляризующимися и длительно сохраняющими поляризованность кристаллическими системами, находящимися в большой зависимости от температуры вплоть до точки Кюри, при которой отмечается наивысшее поляризованное состояние и соответствуютцая ему максимальная диэлектрическая проницаемость. При более высокой температуре происходит структурное изменение в доменах и диэлектрическая проницаемость резко сни-лшется, а спонтанная поляризация исчезает. Эта поляризация имеет замедленный, характер, при высоких частотах не происходит, имеет диэлектрический гистерезис и характерна для сегнетоэлектрнков (ти-танаты бария, кальция, стронция). [c.9]

Рассматриваемые материалы представляют собой монокристаллы или поликристаллические вещества, в которых спонтанная поляризация при температурах ниже температуры фазового перехода е — точки Кюри может изменяться под воздействием внешнего электрического поля. К характерным особен1Юстям таких материалов при темпера-.туре Т<0 относятся наличие доменной структуры, диэлектрического гистерезиса и остаточной поляризованности после снятия поля [c.153]

Пьезокерамику относят к классу сегнетоэлектриков, отличающихся от неполярных пьезодиэлектриков тем, что в них существуют области спонтанной поляризации, подобные доменам в ферромагнетиках. В результате пьезосвойства в сегнетоэлектри-ках в 10. .. 100 раз выше, чем в пьезоэлектриках. Для сегнетоэлектриков существуют определенные температуры — точки Кюри, выше которых они теряют пьезосвойства. В дальнейшем рассмотрим два материала — характерные представители двух названных классов неполярный пьезодиэлектрик кварц Х-среза (пластина вырезана перпендикулярно оптической оси х) и керамический сегнетоэлектрик цирконат-титанат свинца марки ЦТС-19 (марка определяет химический состав). [c.61]

При температуре Тк — 265°С спонтанная поляризация составляет 1 мкКл/см и лишь при 275 К становится близкой к нулю. Такое медленное убывание поляризации выше точки Кюри объясняется релаксационным характером диэлектрической проницаемости. [c.75]

Другим характерным параметром сегнетоэлектриков является сегнетоэлект-рическая (в отличие от магнитной — см. ч. V) точка Кюри — температура, при которой возникает (при охлаждении) или исчезает (при нагреве) спонтанная поляризация. После достижения точки Кюри происходит фазовый переход (первого рода, второго рода, размытый) из сегнетоэлектрического состояния в параэлектрическое, когда Р., = 0. При этом изменяются симметрия кристалла, параметры элементарной ячейки, а значения диэлектрических, упругих, пьезоэлектрических, электрооптических и других характеристик имеют резкие максимумы и минимумы. [c.209]

Титанат бария — наиболее типичный перовскитовый сегнетоэлектрик. Выше 120° он является кубическим, при этой температуре испытывает фазовое преврашение с возникновением спонтанной поляризации и становится тетрагональным. Таков он и при комнатной температуре. Температуру 120° называют температуро (точкой) Кюри, ниже 120° ВаТ10д является сегнетоэлектриком. В этой модификации (которая существует, в частности, при комнатной температуре) титанат бария принадлежит по симметрии к группе тт. [c.46]

Понижение или повышение температуры периода будет зависеть от знака изменения объема и знака скрытой теплоты перехода S —Sn= AQjl ). Вапример, для BaTiOj приращение объема отрицательно (в точке Кюри, 120°, при повышении температуры происходит уменьшение объема AF 0) и составляет 0,062 А. Утрата спонтанной поляризации при повышении температуры в этом кристалле ведет к выделению тепла Л() 0. [c.71]

Возвращаясь к влиянию гидростатического сжатия на смещение температуры фазового перехода из тетрагональной модификации в кубическую для BaTiOg, заметим, что поле и давление оказывают противоположное влияние на смещение точки Кюри в этом кристалле. Это означает, что увеличение гидростатического давления в BaTiOg приводит к уменьшению его спонтанной поляризации в тетрагональной модификации. [c.72]

Рассмотрение влияния гидростатического сжатия на фазовые переходы в сегнетовой соли приводит к очень любопытным результатам. Оказывается, что в этом кристалле гидростатическое сжатие повышает температуру и BepxHeii (- -24°), и нижней точек Кюри (—18°). Повышение температуры верхнеГх точки Кюри идет более быстро, чем нижней, и в целом оказывается, что гидростатическое сжат11е расширяет интерва.п существования спонтанной поляризации в сегнетовой соли. Величина коэффициентов составляет для верхней точки Кюри у = 10,4 [c.72]

Электрическое поле делает более гладкой зависимость спонтанной поляризации от температуры в сегнетоэлектриках с фазовым переходом II рода (рис. 34, а). Поэтому здесь трудно говорить о смещении точки Кюри под действием поля. О таком смешении можно в какой-то мере говорить только при действии слабых полей. И величина коэффициентов д, характеризующих это смещение, оказывается малой для ТГС она составляет 0,012, для сегнетовой соли в верхнех точке Кюри 0,16 и в нижней —0,032 град, см /дин. Следовательно, в нижней точке Кюри внешнее поле смещает ее в область более низких температур (см. также стр. ИЗ). [c.73]

Подобную точку зрения на природу спонтанной поляризации в сегнетовой соли развивал И. В. Курчатов, а позднее Мезон. П.о представлениям Мезона, один из диполей имеет в структуре две различные энергии в противоположных положениях, что соответствует (для элементарной ячейки, содержащей четыре попарно несимметричные связи) несимметричным потенциальным барьерам. В низкотемпературной параэлектрической модификации пары диполей ориентированы встречно (антипараллельно) в направлении (100), в высокотемпературной — полностью разунорядочены и в интервале между температурами Кюри ориентированы параллельно. [c.79]

По характеру зависимости спонтанной поляризации от температуры в титанате бария вблизи 120° имеет место фазовый переход I рода, а в верхней точке Кюри сегнетовой соли (как, по-видимому, и в нижней) — фазовый переход II рода. Последний тип перехода характерен и для тригли-цин сульфата Т . = +49°) область плавного роста Реп в этом кристалле составляет около 12°. Абсолютное значение Реп при комнатной температуре в этом кристалле равно около 3,2 д,к/см (рис. 40). [c.86]

В сегнетовой соли обе параэлектрические модификации (выше верхней точки Кюри и ниже нижней) являются пьезоэлектрическими. Это позволяет предполагать, что пироэффект в этом кристалле преимущественно вторичный, ложный. Зависимость спонтанной поляризации от температуры (см. рис. 39) не очень резкая, и поэтому значения пирокоэффициентов для сегнетовой соли невысоки. В области точек Кюри достигает 300 эл.-ст. ед., а вблизи 3—5° обращается в нуль (рис. 54). [c.107]

Наиболее эффективны в борьбе с коррозионно-механическим износом нитрит натрия, дисульфид молибдена и графит. Нитрит натрия — водорастворимый ингибитор коррозии, сегнетоэлектрик, т. е. кристаллическое вещество, у которого при определенной температуре, называемой точкой Кюри, возникает самопроизвольная (спонтанная) поляризация диэлектрическая проницаемость при этом максимальна. Точка Кюри нитрита натрия 165°С, нитрита калия 124 °С, триглицинсульфата 49 °С. Благодаря сегнетоэлектри-ческим свойствам нитрит натрия широко используют не только как ингибитор коррозии, но и как сильный поляризатор смазочных материалов, способный, кроме того, образовывать смешанные мицеллы и мыла с органическими кислотами. В жидких смазочных материалах нитрит натрия стабилизируют при помощи спиртов, эфиров, катионоактивных ПАВ, солей имидазолинов и жирных кислот, алкенилсукцинимидов, полиэтилена и других полимерных веществ, различных ВОСКОВ, производных касторового масла, солей жирных кислот, а также при помощи других наполнителей — активированных глин, сажи и т. д. [c.118]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...