Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 44. 29 november 1955 - Ferroelektriska material, av Elmar Umblia
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
15 november 1955
987
Fig. 3.
Förskjutning au
Ti+- och
0’–joner längs
c-axeln i [-bariumtita-natgittret-]
{+bariumtita-
natgittret+}
vid ändring
av
temperaturen.
på genom vilka gemensamma element
MeCVok-taedrars sammanlänkning sker. De kraftigaste
fälten bildas, om oktaedrarna är hoplänkade
genom gemensamma spetsar, såsom i
perovskitgitt-ret (fig. 2). Vid gemensamma kanter och plan
är de inre fälten svagare ju flera gemensamma
element det finns, övriga förhållanden av vikt
tycks vara de gitterbildande jonernas
elektronstruktur samt förhållandet mellan deras
jonradier, på vilka bl.a. den kemiska bindningens
karaktär och gittertypen beror.
Ferroelektriska materials elektromekaniska
aktivitet kan härröra från piezoeffekten och
elek-trostriktionen10-I ett svagt växelfält, som icke
förmår omorientera elementarområdena,
uppträder endast piezoeffekt i det att materialet allt
efter fälriktningen utvidgar sig och krymper
proportionellt mot den pålagda fältstyrkan. När
fältstyrkan ökar, slår emellertid allt fler
elemen-tarområden om i fältriktningen och
ferröelektri-ket börjar expandera proportionellt mot
fältstyrkans kvadrat såväl i positivt som i negativt
fält; det företer alltså positiv elektrostriktion.
Egenskaper
Ferroelektriska materials användbarhet beror
på att de har mycket högt dieltal, olinjärt
samband mellan dieltal och fältstyrka, remanent
polarisation och elektromekanisk aktivitet. Mellan
kraftfrekvens och omkring 100 MHz beror dessa
egenskaper på strukturen och
sammansättningen, temperaturen, fältstyrkan och på den
föregående elektriska behandlingen (elektriska
historien) samt på tiden från denna behandling. Den
av egenskapernas tidsberoende orsakade
instabiliteten är i regel mindre märkbar ovanför
cu-riepunkten. Då även förlustfaktorn är mindre
där än under curiepunkten, väljer man för
kritiska användningsändamål material med sådana
curiepunkter, att drifttemperaturen — eventuellt
reglerad genom termostat — kommer att ligga
just ovanför den punkten.
Polarisation och hysteres
Före påläggningen av det yttre elektrofältet kan
ingen nettopolarisation skönjas hos ett
ferro-elektriskt material, som har de spontant till
mättning polariserade elementarområdena
orienterade i olika riktningar. När ett svagt fält
påtrycks, börjar liksom i de ferromagnetiska
materialen de elementarområden, vilkas riktning
närmast sammanfaller med fältriktningen, att
växa på bekostnad av de övriga områdena.
Denna process, som är reversibel, representeras av
den första delen av jungfrukurvan (fig. 1).
Tillväxten av vissa områden på bekostnad av
andra gör områdenas lägen labilare, så att vid
ökad fältstyrka en irreversibel omkastning kan
äga rum i vissa områden till den
polarisationsriktning, som närmast sammanfaller med
fältriktningen. Denna omslagsprocess, som är
åtföljd av bl.a. Barkhausen-effekt12, representeras
av jungfrukurvans mellersta del med brant
stigning. Slutligen äger en reversibel vridning av
dipolmomenten rum, så att deras riktningar mer
eller mindre fullständigt sammanfaller med
fält-riktningen. Polarisationen närmar sig då
mätt-ningsvärdet, vilket t.ex. hos monokristallint
BaTi03 är ca 16 ^C/cm2 vid 20 kV/cm13, men
påtagligt lägre hos polykristallint BaTi03, där
t.o.m. vid 30 kV/cm endast ca 10 % av
elementarområden synes orienterade i fältriktningen.
När det pålagda fältet avlägsnas, återgår de
reversibel invridna områdena till utgångslägena.
Tillika återgår en del av de irreversibelt
omkastade områdena till ursprungstillståndet. En
viss del av dein förblir dock i sina nya lägen och
orsakar remanens, för vilkens upphävande ett
fält i motsatt riktning, koercitivfältet, måste
appliceras.
Ett ferroelektriskt materials polarisation är en
olinjär funktion av fältstyrkan, så att
polarisationskurvan i växelfältet bildar en
hysteres-slinga. Dennas form beror på den applicerade
maximala fältstyrkan (fig. 4), temperaturen,
frekvensen, den föregående elektriska
behandlingen och icke minst på materialets
sammansättning och struktur. Vid högre fältstyrkor blir
hysteresslingan vanligen mera rektangulär.
Samma effekt kan man uppnå genom att
värme-behandla det ferroelektriska materialet i ett
successivt ökat elektriskt fält. Ovanför
curiepunkten övergår hysteresslingan så småningom till en
rät linje. Inverkan av ett högfrekvent fält är
mindre känd. I vissa material tycks dock
omkastningen av elementarområden kunna följa
impulser t.o.m. under 1 ns.
Dieltal
Sambandet mellan polarisationen P och dieltalet
ke enligt Lorentz—Lorenz—Clausius—Mosotti
Ag=(l + 2P)/(1-P) ger vid handen, att hos
ferroelektrika, för vilka P går mot 1, teoretiskt
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
