73885

Фізична природа власної полярності кристалів

Доклад

Физика

Природа спонтанної поляризації піроелекrpиків (і, тим більше, власної полярності пєзоелекrpиків) не зводиться тільки до зсувів іонних пiдгpаток, але має бути врахована конфіrypація структури кристала.

Украинкский

2014-12-21

40 KB

0 чел.

26. Фізична природа власної полярності кристалів

Природа спонтанної поляризації піроелекrpиків (і, тим більше, власної полярності п'єзоелекrpиків) не зводиться тільки до зсувів іонних пiдгpаток, але має бути врахована конфіrypація структури кристала. Наприклад, вуглець кристалізуєтьcя в структурі алмазу. Крім найпоширенішої в природі кубічної (центpocиметричної) структури алмазу, кристалічний вуглець може іноді мати й піроелектpичну модифікацію. Особливості розподілу електронної щільності в кристалі істотньо впливають на симетрію кристалічних фаток. У зв'язку з цим відзначимо, що навіть прості за хімічним складом кристали хімічних елементів: селен Se і телур Те мають досить складну кристалічну структуру, - вони належать до п'єзоелектpиків типy кварцу (клас симетрії 32). Власну полярність згаданих одноатомних кристалів, мабуть, зумовлено симетрією електронної структури.

У зв'язку з розглядом уявлень про латентну (приховану) полярність важливо відзначити тісне споріднення фізичних механізмів піроелектриків і п'єзоелектриків.  

3в'язок між піроелектрикою і п'єзоелектрикою випливає із електрично індукованих ефектів: прикладене іззовні електричне поле  у будь-якому твердому діелектрику індукує полярну вісь (і піро електричні властивості). Очевидно, що з появою полярної осі центр симетрії зникає, при цьому штучно отримана «піроелектрика» супроводжується п'єзоефектом. Отже, у разі електричного зсуву (індукованої поляризації) виникають одночасно як піроефект, так і п'єзоефект. Важливо відзначити, що прикладеним іззовні електричним зсувом ці ефекти неможливо одержати роздільно - вони з'являються разом. Зв'язок обох ефектів у цьому разі очевидний. Прояв індукованих електричним зсувом ефектів залежить від величини діелектричної проникності.

Латентна полярність виявляється в нецентросиметричних кристалах. Наприклад, у п'єзоелектриках (як і в піроелектриках) спостерігається уніполярність хімічних властивостей. Так, у кристалах кварцу хімічне травлення відбувається набагато інтенсивніше у «додатному» напрямі полярно-нейтральної осі Х порівняно з травленням у «від'ємному» напрямі тієї ж осі. Через це «фігури травлення» на «+» і «-» поверхнях Х-зрізів кварцу значно розрізняються. Так само і в кубічному кристалі арсеніду галію хімічні властивості двох протилежних поверхонь (111 )-зрізу кристала сильно відрізняються одна від одної.

Латентна полярність впливає не тільки на хімічні властивості поверхні п'єзоелектриків, але й виявляється в ЇХ об'ємних властивостях: відомо, що в додатному і від'ємному напрямах полярно-нейтральних осей п'єзоелектриКЇв (наприклад, кварцу) розрізняються механічні властивості (наприклад, міцність, твердість).

Отже, подібність фізичних властивостей полярних кристалів різних класів симетрії очевидна. Власні електричні моменти в них характеризуються різними мультиполями, які можна подати для кожного класу симетрії певним набором мультиполів. У піроелектриках домінує дипольний мотив структури. їх секступоль можна подати як полярнонейтральне об'єднання трьох диполів, а октуполь - як суму трьох секступолей. у разі «істинних» п'єзоелектриків їх внутрішня полярність скомпенсована, але внявлятись вона може за певних граничних умов, спотворюючи форму секступолів й октуполів. Певне спотворення мультиполів призводить до «виділення» з них дипольного моменту - тобто вектора «спонтанної» поляризації. П'єзоелектрик перетворюється в «штучно створений піроелектрик.

  1.  Механічні властивості діелектриків

 

За своїми механічнимu властивостями кристалічні діелектрики вирізняються більшою крихкістю і твердістю, тоді, як метали більш пластичні й пружні. Це зумовлено впливом вільних електронів на властивості металів, що кристалізуються в прості, щільно упаковані гpатки, де переважною силою взаємодії є металевий зв'язок (інші види електричного зв'язку між атомами екрануються вільними електронами). у діелектриках, навпаки, часто утворюються складні багатоатомні структури з різними за фізичною природою взаємодіями структурних елементів.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

69014. Високочастотні властивості p-n структур 188.5 KB
  Таким чином при прямій напрузі електрони переходять із однієї області у іншу без витрат енергії утворюючи струм. В цьому випадку навпроти заповнених рівнів pобласті знаходяться заповнені рівні nобласті і електрони здійснюють тунельні переходи з ВЗ pн п в ЗП nн п в обох напрямках і сумарний...
69015. Р-п структури різного призначення. Випрямні властивості р-n переходу 267 KB
  Їх виготовляють за сплавною або дифузійною технологією. Конструкції малопотужних сплавних і дифузійних діодів однакові. До кристалу з р-n переходом припаюють виводи і розміщують у корпусі на кристалодержаку. Вивід емітера ізольований від корпусу, вивід бази зв’язують з корпусом...
69016. МОДЕЛІ НАПІВПРОВІДНИКОВИХ СТРУКТУР 160 KB
  Бар’єрна ємність визначається нерухомими іонами атомів домішок дифузійна рухомими носіями заряду. Бар’єрна ємність існує при зворотній напрузі дифузійна при прямій. Бар’єрна ємність Бар’єрну ємність СБАР утворює об’ємний заряд нерухомих позитивних іонів атомів домішок Q який розміщується...
69018. Статичні характеристики біполярних транзисторів 290 KB
  Статичні характеристики біполярних транзисторів Вольтамперні характеристики БД Для розрахунку електричних ланцюгів що містять транзистори необхідно знати залежності між струмами і напругами на їх входах та виходах. Вхідна статична характеристика це залежність вхідного струму від...
69019. Робота транзистора в ключовому режимі 131.5 KB
  В апаратурі телекомунікацій часто виникає необхідність використання каскадів, котрі пропускають сигнал або його не пропускають. Такі каскади називають ключовими. Вони будуються на БТ, які працюють у ключовому режимі (режимі перемикання).
69020. Багатопереходні структури. Призначення, будова, класифікація та позначення тиристорів 215.5 KB
  Основу тиристора складає пластинка з монокристалу силіцію з областями p і nтипу які чергуються рис. Анод і катод тиристора мають відводи. Класифікація і позначення тиристорів середньої і малої потужності Крім того відвод у тиристора може бути і від внутрішньої області.