Студопедия
Случайная страница | ТОМ-1 | ТОМ-2 | ТОМ-3
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

Q.2.1. Пироэлектричество. Сегнетоэлектричество.

Пироэлектрический эффект – это изменение спонтанной поляризации кристалла при изменении его температуры. Спонтанная поляризацияPsсвязана с наличием в структуре кристалла одинаково ориентированных дипольных групп атомов или структурных фрагментов. Поскольку вектор поляризации полярный, с симметрией то спонтанная поляризация возможна лишь в кристаллах десяти полярных видов симметрии – примитивных и планальных. Это есть проявление принципа Нейманасимметрия свойствакристалла должна включать в себя симметрию кристалла.

Спонтанная поляризация приводит к появлению избыточных электрических зарядов на противоположных концах кристалла. Однако если кристалл длительное время находится при постоянной температуре, эти заряды нейтрализуются адсорбирующимися из воздуха ионами, и поляризация кристалла не проявляется. Изменение температуры кристалла (неважно, нагрев или охлаждение) меняет расстояния между атомами и смещает заряды диполей. Возникает дополнительная поляризация , где – пироэлектрический коэффициент.

Классический пример пироэлектрического кристалла - турмалинNa(Mg,Fe)3Al6[Si6O18][BO3]3(OH)4 ,видсимметрии 3m(рис.Q.9). Полярными фрагментами структуры являются двухэтажные анионные группировки, состоящие из шестичленных колец тетраэдров SiO4, вершины которых обращены в одну сторону(рис.Q.10a). К этим вершинам примыкают тройки октаэдров (Mg,Fe)O6, соединенные ребрами с октаэдрами AlO6, между которыми расположены треугольники BO3(рис.Q.10б). Значение пироэлектрического коэффициента для турмалина 1.3 10-5кл м-2 К-1. Это, кажется, немного. Однако пластинка турмалина толщиной 1 мм, вырезанная перпендикулярно пироэлектрической оси L3, при нагреве на 10 приобретает разность потенциалов 1.2 кВ! У винной кислоты пироэлектрический коэффициент равен 7.6 10-5, у сульфата лития 30 10-5кл м-2 К-1.



Обращаем внимание, что у этих веществ направление вектора спонтанной поляризации определяется жесткой структурой кристалла и не может быть изменено приложением внешнего электрического поля. Пироэлектрики такого типа так и называются – жесткие. Существует также класс мягкихпироэлектриков, у которых внешним полем можно изменить направление Рs.Эти вещества именуются сегнетоэлектрики – по названию одного из представителей этого класса, сегнетовой соли. К сегнетоэлектрикам относятся такие соединения, какBaTiO3, LiNbO3, KH2PO4, PbTa2O6, PbWO4и многие другие. Спонтанная поляризация этих веществ очень сильно зависит от температуры, возникая скачком при температуре Кюри – температуре фазового перехода из неполярной параэлектрической фазы в полярную сегнетоэлектрическую фазу (рис.Q.11). В разделе … мы рассматривали такой переход – полиморфное превращение смещения в перовскитовой структуре BaTiO3. Смещение центрального атома Ti в кислородном октаэдре в направлении одного из кислородов всего на 0.013 нм превращает кубическую структуру в тетрагональную полярную структуру (см. рис. …), с высоким пироэлектрическим коэффициентом

10-3кл м-2 К-1. Вообще пироэлектрические коэффициенты сегнетоэлектриков на два – три порядка больше, чем у жестких пироэлектриков.

Пироэлектрические кристаллы (в основном сегнетоэлектрики) используются в качестве прецизионных датчиков температуры (точность до 10-9С), приемников инфракрасного и СВЧ-излучения, и как эффективные преобразователи тепловой энергии в электрическую.

 


Дата добавления: 2015-07-11; просмотров: 162 | Нарушение авторских прав


 

 

Читайте в этой же книге: Q.1.1. Прохождение света через кристаллы. | Q.1.2. Поляризационно-оптический метод исследования кристаллов. | Q.3. Магнитные свойства кристаллов. | Подписи к рисункам к разделу Q. Физические свойства кристаллов. |
<== предыдущая страница | следующая страница ==>
Q.1.3. Некоторые явления нелинейной оптики.| Q.2.2. Пьезоэлектричество.

mybiblioteka.su - 2015-2022 год. (0.014 сек.)