Ferro-elektriciteit zijn Concept, definitie, eigenschappen en toepassing

2024 Auteur: Angel Austin | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-17 05:37

Ferro-elektriciteit zijn elementen met spontane elektrische polarisatie (SEP). De initiators van de omkering ervan kunnen toepassingen zijn van het elektrische bereik E met geschikte parameters en richtingsvectoren. Dit proces wordt repolarisatie genoemd. Het gaat noodzakelijkerwijs gepaard met hysterese.

Algemene kenmerken

Ferro-elektriciteit zijn componenten met:

1. Kolossale permittiviteit.
2. Krachtige piëzo-module.
3. Loop.

Het gebruik van ferro-elektriciteit wordt in veel industrieën uitgevoerd. Hier zijn enkele voorbeelden:

1. Radiotechniek.
2. Quantum elektronica.
3. Meettechnologie.
4. Elektrische akoestiek.

Ferro-elektriciteit zijn vaste stoffen die geen metalen zijn. Hun studie is het meest effectief wanneer hun toestand monokristallijn is.

Heldere details

Er zijn slechts drie van deze elementen:

1. Omkeerbare polarisatie.
2. Niet-lineariteit.
3. Anormale kenmerken.

Veel ferro-elektrische materialen houden op ferro-elektrisch te zijn wanneer ze in zijntemperatuur overgangsomstandigheden. Dergelijke parameters worden T_{K genoemd.} Stoffen gedragen zich abnormaal. Hun diëlektrische constante ontwikkelt zich snel en bereikt vaste niveaus.

Classificatie

Ze is behoorlijk complex. Meestal zijn de belangrijkste aspecten het ontwerp van de elementen en de technologie van de vorming van de SEP die ermee in contact komt tijdens de verandering van fasen. Hier is er een indeling in twee soorten:

1. Een offset hebben. Hun ionen verschuiven tijdens fasebeweging.
2. Orde is chaos. Onder vergelijkbare omstandigheden worden de dipolen van de beginfase erin geordend.

Deze soorten hebben ook ondersoorten. Bevooroordeelde componenten vallen bijvoorbeeld in twee categorieën: perovskieten en pseudo-ilmenieten.

Het tweede type is onderverdeeld in drie klassen:

1. Kaliumdiwaterstoffosfaten (KDR) en alkalimetalen (bijv. KH₂AsO₄ en KH_{2 PO}4 _).
2. Triglycine sulfaten (THS): (NH₂CH₂COOH₃)× H ₂SO_4.
3. Vloeibare kristalcomponenten

Perovskieten

Deze elementen bestaan in twee formaten:

1. Monokristallijn.
2. Keramische.

Ze bevatten een zuurstof-octaëder, die een Ti-ion bevat met een valentie van 4-5.

Wanneer de para-elektrische fase plaatsvindt, krijgen de kristallen een kubische structuur. Ionen zoals Ba en Cd zijn bovenaan geconcentreerd. En hun zuurstof-tegenhangers bevinden zich in het midden van de gezichten. Zo wordt het gevormdoctaëder.

Als titaniumionen hier veranderen, wordt SEP uitgevoerd. Dergelijke ferro-elektriciteit kan vaste mengsels creëren met formaties met een vergelijkbare structuur. Bijvoorbeeld PbTiO₃-PbZrO₃ . Dit resulteert in keramiek met geschikte eigenschappen voor apparaten zoals variconda's, piëzo-actuators, posistoren, enz.

Pseudo-ilmenites

Ze verschillen in rhomboëdrische configuratie. Hun heldere specificiteit is hoge Curie-temperatuurindicatoren.

Het zijn ook kristallen. In de regel worden ze gebruikt in akoestische mechanismen op de bovenste grote golven. De volgende apparaten worden gekenmerkt door hun aanwezigheid:

- resonatoren;

- filters met strepen;

- hoogfrequente akoesto-optische modulatoren;

- pyro-ontvangers.

Ze worden ook geïntroduceerd in elektronische en optische niet-lineaire apparaten.

KDR en TGS

Ferro-elektriciteit van de eerste aangewezen klasse heeft een structuur die protonen in waterstofcontacten rangschikt. De SEP vindt plaats wanneer alle protonen in orde zijn.

Elementen van deze categorie worden gebruikt in niet-lineaire optische apparaten en in elektrische optica.

In ferro-elektriciteit van de tweede categorie zijn protonen op dezelfde manier geordend, alleen dipolen worden gevormd in de buurt van glycinemoleculen.

De componenten van deze groep worden in beperkte mate gebruikt. Meestal bevatten ze pyro-ontvangers.

Vloeibare kristallen bekeken

Ze worden gekenmerkt door de aanwezigheid van polaire moleculen die op volgorde zijn gerangschikt. Hier komen de belangrijkste kenmerken van ferro-elektriciteit duidelijk naar voren.

Hun optische eigenschappen worden beïnvloed door de temperatuur en de vector van het buitenste elektrische spectrum.

Op basis van deze factoren wordt het gebruik van dit type ferro-elektriciteit geïmplementeerd in optische sensoren, monitoren, banners, enz.

Verschillen tussen de twee klassen

Ferro-elektriciteit zijn formaties met ionen of dipolen. Ze hebben aanzienlijke verschillen in hun eigenschappen. De eerste componenten lossen dus helemaal niet op in water, maar ze hebben een krachtige mechanische sterkte. Ze worden gemakkelijk gevormd in het polykristallijne formaat, op voorwaarde dat het keramische systeem wordt bediend.

De laatste lossen gemakkelijk op in water en hebben een verwaarloosbare sterkte. Ze maken de vorming van eenkristallen van vaste parameters uit waterige samenstellingen mogelijk.

Domeinen

De meeste kenmerken van ferro-elektriciteit zijn afhankelijk van domeinen. De schakelstroomparameter hangt dus nauw samen met hun gedrag. Ze worden zowel in eenkristallen als in keramiek gevonden.

De domeinstructuur van ferro-elektriciteit is een sector van macroscopische afmetingen. Daarin heeft de vector van willekeurige polarisatie geen discrepanties. En er zijn alleen verschillen met een vergelijkbare vector in aangrenzende sectoren.

Domeinen scheiden muren die kunnen bewegen in de interne ruimte van een enkel kristal. In dit geval is er een toename in sommige en een afname in andere domeinen. Wanneer er een repolarisatie is, ontwikkelen de sectoren zich door de verplaatsing van de muren of soortgelijke processen.

Elektrische eigenschappen van ferro-elektriciteit,die eenkristallen zijn, worden gevormd op basis van de symmetrie van het kristalrooster.

De meest rendabele energiestructuur kenmerkt zich doordat de domeingrenzen daarin elektrisch neutraal zijn. De polarisatievector wordt dus geprojecteerd op de grens van een bepaald domein en is gelijk aan zijn lengte. Tegelijkertijd is het in de richting tegengesteld aan de identieke vector vanaf de kant van het dichtstbijzijnde domein.

Daarom worden de elektrische parameters van de domeinen gevormd op basis van het kop-staartschema. Lineaire waarden van domeinen worden bepaald. Ze liggen in het bereik van 10^-4-10^-1 see

Polarisatie

Door het externe elektrische veld verandert de vector van elektrische acties van domeinen. Zo ontstaat een krachtige polarisatie van ferro-elektriciteit. Als resultaat bereikt de diëlektrische constante enorme waarden.

De polarisatie van domeinen wordt verklaard door hun oorsprong en ontwikkeling als gevolg van het verschuiven van hun grenzen.

De aangegeven structuur van ferro-elektriciteit veroorzaakt een indirecte afhankelijkheid van hun inductie van de mate van spanning van het externe veld. Als het zwak is, is de relatie tussen de sectoren lineair. Er verschijnt een sectie waarin de domeinlimieten worden verschoven volgens een omkeerbaar principe.

In de zone van krachtige velden is zo'n proces onomkeerbaar. Tegelijkertijd groeien de sectoren waarvoor de SEP-vector de minimale hoek vormt met de veldvector. En bij een bepaalde spanning liggen alle domeinen precies langs het veld. Er wordt technische verzadiging gevormd.

Onder dergelijke omstandigheden, wanneer de spanning tot nul wordt teruggebracht, is er geen vergelijkbare omkering van inductie. Zij iskrijgt de resterende D_r. Als het wordt beïnvloed door een veld met een tegengestelde lading, zal het snel afnemen en zijn vector veranderen.

De daaropvolgende spanningsontwikkeling leidt weer tot technische verzadiging. Aldus wordt de afhankelijkheid van het ferro-elektrische van polarisatieomkering in variërende spectra aangegeven. Parallel aan dit proces vindt hysterese plaats.

De intensiteit van het bereik E_r, waarbij inductie volgt door de nulwaarde, is de dwangkracht.

Hysterese-proces

Hiermee worden de domeingrenzen onomkeerbaar verlegd onder invloed van het veld. Het betekent de aanwezigheid van diëlektrische verliezen als gevolg van energiekosten voor de opstelling van domeinen.

Hier wordt een hysteresislus gevormd.

Het oppervlak komt overeen met de energie die in één cyclus in het ferro-elektrische materiaal wordt verbruikt. Door verliezen wordt de tangens van de hoek 0, 1 erin gevormd.

Hysteresislussen worden gemaakt met verschillende amplitudewaarden. Samen vormen hun pieken de hoofdpolarisatiecurve.

Meetbewerkingen

De diëlektrische constante van ferro-elektriciteit van bijna alle klassen verschilt in vaste waarden, zelfs bij waarden ver van T_K.

De meting is als volgt: er worden twee elektroden op het kristal aangebracht. De capaciteit wordt bepaald in een variabel bereik.

Bovenindicatoren T_K permeabiliteit heeft een zekere thermische afhankelijkheid. Dit kan worden berekend op basis van de wet van Curie-Weiss. De volgende formule werkt hier:

e=4pC / (T-Tc).

Daarin is C de Curie-constante. Onder de overgangswaarden da alt het snel.

De letter "e" in de formule betekent niet-lineariteit, die hier aanwezig is in een vrij smal spectrum met een verschuivende spanning. Vanwege dit en de hysterese zijn de permeabiliteit en het volume van het ferro-elektrische afhankelijk van de bedrijfsmodus.

Soorten doorlaatbaarheid

Materiaal onder verschillende bedrijfsomstandigheden van een niet-lineair onderdeel verandert zijn eigenschappen. De volgende soorten permeabiliteit worden gebruikt om ze te karakteriseren:

1. Statistisch (e_st). Om het te berekenen, wordt de hoofdpolarisatiecurve gebruikt: e_st =D / (e₀E)=1 + P / (e 0_{E) » P / (e}0_E).
2. Achteruit (e_p). Geeft een verandering aan in de polarisatie van het ferro-elektrisch in het variabele bereik onder de parallelle invloed van een stabiel veld.
3. Effectief (e_ef). Berekend op basis van de werkelijke stroom I (impliceert niet-sinusvormig type) in combinatie met de niet-lineaire component. In dit geval is er een actieve spanning U en een hoekfrequentie w. De formule werkt: e_ef ~ C_ef =I / (wU).
4. Initiaal. Het wordt bepaald in extreem zwakke spectra.

Twee hoofdtypen pyro-elektriciteit

Dit zijn ferro-elektriciteit en antiferro-elektriciteit. Zij hebbener zijn BOT-sectoren - domeinen.

In de eerste vorm vormt één domein een depolariserende bol om zich heen.

Als er veel domeinen worden aangemaakt, neemt het af. De energie van depolarisatie neemt ook af, maar de energie van de sectormuren neemt toe. Het proces is voltooid wanneer deze indicatoren in dezelfde volgorde staan.

Wat is het gedrag van de HSE wanneer ferro-elektriciteit zich in de buitenste bol bevindt, werd hierboven beschreven.

Antiferro-elektriciteit - assimilatie van ten minste twee subroosters die in elkaar zijn geplaatst. In elk is de richting van de dipoolfactoren evenwijdig. En hun gemeenschappelijke dipoolindex is 0.

In zwakke spectra worden antiferro-elektriciteit onderscheiden door een lineair type polarisatie. Maar naarmate de veldsterkte toeneemt, kunnen ze ferro-elektrische omstandigheden verwerven. Veldparameters ontwikkelen zich van 0 tot E_1. Polarisatie groeit lineair. Bij de omgekeerde beweging gaat ze al weg van het veld - een lus wordt verkregen.

Wanneer de sterkte van het bereik E_{2 wordt gevormd, wordt} ferro-elektrisch omgezet in zijn antipode.

Bij het wijzigen van veldvector E is de situatie identiek. Dit betekent dat de curve symmetrisch is.

Antiferro-elektrisch, dat het Curie-merk overschrijdt, verwerft para-elektrische omstandigheden.

Met de lagere benadering tot dit punt bereikt de permeabiliteit een bepaald maximum. Daarboven varieert het volgens de Curie-Weiss-formule. De absolute permeabiliteitsparameter op het aangegeven punt is echter inferieur aan die van ferro-elektriciteit.

In veel gevallen hebben antiferro-elektriciteitkristallijne structuur verwant aan hun antipoden. In zeldzame situaties en met identieke verbindingen, maar bij verschillende temperaturen, verschijnen fasen van beide pyro-elektriciteit.

De meest bekende antiferro-elektriciteit zijn NaNbO_3, NH₄H₂P0 4 _{etc. Hun aantal is inferieur aan het aantal gewone ferro-elektriciteit.}