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

49401. Расчет одномерных систем автоматического управления 1.09 MB
  Такие системы управления называются следящими. Самонастройка системы на оптимум какоголибо из показателей объекта или системы. Это может быть обеспечение и экстремального значения управляемой величины и максимального быстродействия системы управления путем подстройки её параметров и режима работы объекта оптимального в определенном заданном смысле. Системы управления разделяются на разомкнутые и замкнутые.
49402. Устройство сбора телеметрической информации c оценкой измеряемой величины 247 KB
  Конструктивная реализация устройства включает в себя ряд коммутаторов с подключенными к ним дешифраторами аналоговоцифровой преобразователь АЦП и микропроцессорный блок включающий в себя сам микропроцессор тактовый генератор и память ПЗУ и ОЗУ. Описание работы схемы Чтобы считать с определенного датчика сигнал необходимо выбрать коммутатор его канал и запустить АЦП. Из ША разряды А1 А2 А3 и А4 поступают на коммутаторы К1–К63 которые снимают показания датчиков затем сигнал поступает на коммутаторы К64–К67 которые выбирают какой из...
49403. Устройство селекции ВИК 170 KB
  В работе выполнена разработка структурной схемы алгоритма работы устройства программного обеспечения а также приведен расчет требуемой памяти. Задачи решаемые современными устройствами постоянно усложняются. Перспективными представляются селектирующие устройства на микропроцессорах. Преимуществами таких устройств является возможность накопления информации от различных источников в регистрах общего назначения РОНАХ и их анализа согласно выбранным критериям осуществление оперативной настройки на различные коды без существенного...
49404. Разработка тренинга командообразования 564.65 KB
  Осуществить теоретический анализ понятий команда, командообразование; рассмотреть основные сферы деятельности команд; определить принципы организации командной формы работы; рассмотреть основные технологии психологического тренинга; выделить основные виды, парадигмы тренинга
49408. Устройство формирования импульсных последовательностей на базе МПС 374 KB
  Система состоит из микропроцессора таймера тактового генератора блока памяти. ВМ – выбор микросхемы ЗП – вход для записи данных с магистрали данных ЧТ – вход разрешения выдачи данных из таймера на ШД ТИ0.ТИ2 – тактовые входы каналов таймера Р0. 0й канал 1го таймера запрограммирован на работу в режиме 5 схемотехнически управляемый строб.
49409. Устройство сбора телеметрической информации 713 KB
  Конструктивная реализация устройства включает в себя 30 модулей аналогового ввода с подключенными к ним дешифраторами, основной микроконтроллерный модуль, включающий в себя микроконтроллер, а так же при необходимости и дополнительную память (ОЗУ).