3.1.11. Сегнетоэлектрики

Сегнетоэлектрики — диэлектрики, обладающие в определенном интервале температур спонтанной поляризованностью (в отсутствие внешнего электрического поля). К сегнетоэлектрикам относятся сегнетова соль NaKC₄H₄O₆ • 4Н₂О, титанат бария ВаТiOз и др.

При отсутствии внешнего электрического поля сегнетоэлектрик представляет собой мозаику из доменов — областей с различными направлениями вектора поляризованности (спонтанной). Так как в смежных доменах эти направления различны, то в целом дипольный момент диэлектрика равен нулю.

При внесении сегнетоэлектрика во внешнее поле происходит переориентация дипольных моментов доменов по полю, а возникшее при этом суммарное электрическое поле доменов будет поддерживать их некоторую ориентацию и после прекращения действия внешнего поля. Поэтому сегнетоэлектрики имеют большие значения диэлектрической проницаемости.

Сегнетоэлектрические свойства сильно зависят от температуры. Для каждого сегнетоэлектрика имеется определенная температура, выше которой его необычные свойства исчезают и он становится обычным диэлектриком.

Эта температура называется точкой Кюри. Как правило, сегнетоэлектрики имеют только одну точку Кюри; исключение составляют лишь сегнетова соль (—18 и +24°С) и изоморфные с нею соединения.

В сегнетоэлектриках вблизи точки Кюри наблюдается также резкое возрастание теплоемкости вещества.

Диэлектрическая проницаемость e (а следовательно, и диэлектрическая восприимчивость b) сегнетоэлектриков зависит от напряженности Е поля в веществе, а для других диэлектриков эти величины являются характеристиками вещества.

Связь между векторами поляризоваииости (Р) и напряженности (Е) в сегнетоэлектриках нелинейная и зависит от значений Е в предшествующие моменты времени.

В них так же как в ферромагнетиках есть явление диэлектрического гистерезиса (“запаздывания”). С увеличением напряженности Е внешнего электрического поля поляризованность Р растет, достигая насыщения. Уменьшение Р с уменьшением Е происходит по кривой, и при Е=0 сегнетоэлектрик сохраняет остаточную поляризовавиость Ро, т. е. сегнетоэлектрик остается поляризованным в отсутствие внешнего электрического поля.

Чтобы убрать остаточную поляризованность, надо приложить электрическое поле обратного направления (—Ес). Величина Ес называется коэрцитивной силой (от лат.coercitio — удерживание). Если далее Е изменять, то Р изменяется по кривой петли гистерезиса.

Сегнетоэлектрики химически устойчивы и обладают высокой механической прочностью, а также сохраняют сегнстоэлсктрические свойства в широком температурном интервале (это используется, например, в качестве генератора и приемника ультразвуковых волн).