الفيروكهربائيات هي المفهوم والتعريف والخصائص والتطبيق

2024 مؤلف: Angel Austin | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-17 05:16

الفيروكهربائيات هي عناصر ذات استقطاب كهربائي تلقائي (SEP). يمكن للمبتدئين في الانعكاس أن تكون تطبيقات للمدى الكهربائي E مع المعلمات المناسبة ونواقل الاتجاه. هذه العملية تسمى عودة الاستقطاب. وهو بالضرورة مصحوب بالتباطؤ.

الميزات المشتركة

الفيروكهربائيات هي مكونات لها:

1. السماحية الهائلة
2. وحدة بيزو قوية.
3. حلقة.

يتم استخدام الفيروكهربائية في العديد من الصناعات. فيما يلي بعض الأمثلة:

1. هندسة الراديو.
2. إلكترونيات الكم.
3. قياس التكنولوجيا.
4. الصوتيات الكهربائية.

الفيروكهربائيات هي مواد صلبة ليست معادن. تكون دراستهم أكثر فاعلية عندما تكون حالتهم بلورة واحدة.

تفاصيل ساطعة

لا يوجد سوى ثلاثة من هذه العناصر:

1. استقطاب عكسي.
2. اللاخطية.
3. الخصائص الشاذة

العديد من الفيروكهربائيات تتوقف عن أن تكون فيرو كهربي عندما تكون فيظروف انتقال درجة الحرارة. تسمى هذه المعلمات T_K.المواد تتصرف بشكل غير طبيعي. يتطور ثابت العزل الكهربائي الخاص بهم بسرعة ويصل إلى مستويات صلبة.

التصنيف

إنها معقدة للغاية. عادة ما تكون جوانبها الرئيسية هي تصميم العناصر وتكنولوجيا تشكيل SEP في اتصال معها أثناء تغيير المراحل. يوجد هنا تقسيم إلى نوعين:

1. وجود تعويض. تتحول أيوناتهم أثناء حركة الطور.
2. النظام هو الفوضى. في ظل ظروف مماثلة ، يتم ترتيب ثنائيات أقطاب المرحلة الأولية فيها.

تحتوي هذه الأنواع أيضًا على أنواع فرعية. على سبيل المثال ، تنقسم المكونات المتحيزة إلى فئتين: البيروفسكايت والألمينيت الزائف.

النوع الثاني ينقسم إلى ثلاث فئات:

1. فوسفات هيدروجين البوتاسيوم (KDR) والمعادن القلوية (على سبيل المثال KH₂AsO₄و KH_{2 PO}4 _).
2. Triglycine sulfates (THS): (NH₂CH₂COOH₃) × H₂SO_4.
3. مكونات الكريستال السائل

بيروفسكايت

هذه العناصر موجودة في نسقين:

1. أحادي البلورية.
2. سيراميك

تحتوي على مجسم أوكسجين يحتوي على أيون Ti مع تكافؤ 4-5.

عندما تحدث المرحلة شبه الكهربية ، تكتسب البلورات هيكلًا مكعبًا. تتركز الأيونات مثل Ba و Cd في الأعلى. ويتم وضع نظرائهم من الأكسجين في منتصف الوجوه. هذه هي الطريقة التي يتم تشكيلهاالثماني الوجوه.

عندما تتغير أيونات التيتانيوم هنا ، يتم إجراء SEP. يمكن لمثل هذه المواد الفيروكهربائية أن تخلق مخاليط صلبة مع تشكيلات من نفس الهيكل. على سبيل المثال ، PbTiO₃-PbZrO₃. ينتج عن هذا سيراميك بخصائص مناسبة لأجهزة مثل varicondas ، ومشغلات بيزو ، وما إلى ذلك.

pseudo-ilmenites

تختلف في التكوين المعيني الوجود. خصوصيتها الساطعة هي مؤشرات درجة حرارة كوري عالية.

هم أيضًا بلورات. كقاعدة عامة ، يتم استخدامها في الآليات الصوتية على الموجات الكبيرة العلوية. الاجهزة الاتية تتميز بوجودها:

- الرنانات ؛

- فلاتر بخطوط ؛

- مُعدِلات صوتية بصرية عالية التردد ؛

- مستقبلات بايرو

يتم إدخالها أيضًا في الأجهزة الإلكترونية والبصرية غير الخطية.

KDR و TGS

الفيروكهربائيات من الدرجة الأولى المعينة لها هيكل يقوم بترتيب البروتونات في ملامسات الهيدروجين. يحدث SEP عندما تكون جميع البروتونات بالترتيب.

تُستخدم عناصر هذه الفئة في الأجهزة البصرية غير الخطية وفي البصريات الكهربائية.

في الفيروكهربائية من الفئة الثانية ، يتم ترتيب البروتونات بشكل مشابه ، وتتشكل ثنائيات الأقطاب فقط بالقرب من جزيئات الجلايسين.

يتم استخدام مكونات هذه المجموعة إلى حد محدود. عادة ما تحتوي على مستقبلات بايرو.

آراء الكريستال السائل

تتميز بوجود جزيئات قطبية مرتبة بالترتيب.هنا ، تتجلى التفاصيل الرئيسية للكهرباء الفيروكهربائية بوضوح.

تتأثر صفاتهم البصرية بدرجة الحرارة ومتجه الطيف الكهربائي الخارجي.

بناءً على هذه العوامل ، يتم تنفيذ استخدام الفيروكهربائي من هذا النوع في أجهزة الاستشعار البصرية ، والشاشات ، واللافتات ، وما إلى ذلك.

الفروق بين الفئتين

الفيروكهربائيات هي تشكيلات ذات أيونات أو ثنائيات الأقطاب. لديهم اختلافات كبيرة في خصائصهم. لذلك ، لا تذوب المكونات الأولى في الماء على الإطلاق ، لكنها تتمتع بقوة ميكانيكية قوية. يتم تشكيلها بسهولة في شكل متعدد الكريستال بشرط تشغيل نظام السيراميك.

الأخير يذوب بسهولة في الماء وله قوة ضئيلة. أنها تسمح بتكوين بلورات مفردة من المعلمات الصلبة من التراكيب المائية.

المجالات

تعتمد معظم خصائص الفيروكهربائية على المجالات. وبالتالي ، فإن معلمة التبديل الحالية مرتبطة ارتباطًا وثيقًا بسلوكهم. توجد في كل من البلورات المفردة والسيراميك.

هيكل المجال للكهرباء الفيروكهربائية هو قطاع من الأبعاد الماكروسكوبية. في ذلك ، لا يوجد تناقضات في ناقل الاستقطاب التعسفي. ولا يوجد سوى اختلافات من ناقل مماثل في القطاعات المجاورة

المجالات منفصلة الجدران التي يمكن أن تتحرك في الفضاء الداخلي لبلورة واحدة. في هذه الحالة ، هناك زيادة في البعض وانخفاض في المجالات الأخرى. عندما يكون هناك عودة للاستقطاب ، تتطور القطاعات بسبب إزاحة الجدران أو عمليات مماثلة.

الخصائص الكهربائية للكهرباء الحديدية ،وهي عبارة عن بلورات مفردة ، تتشكل بناءً على تناظر الشبكة البلورية.

يتميز هيكل الطاقة الأكثر ربحية بحقيقة أن حدود المجال فيه محايدة كهربائيًا. وبالتالي ، يتم إسقاط متجه الاستقطاب على حدود مجال معين ويساوي طوله. في نفس الوقت ، هو عكس الاتجاه المتجه نفسه من جانب أقرب مجال.

وبالتالي ، يتم تشكيل المعلمات الكهربائية للمجالات على أساس مخطط الرأس-الذيل. يتم تحديد القيم الخطية للمجالات. هم في النطاق 10^-4-10^-1see

الاستقطاب

بسبب المجال الكهربائي الخارجي ، يتغير متجه الإجراءات الكهربائية للمجالات. وهكذا ، ينشأ استقطاب قوي للكهرباء الفيروكهربائية. نتيجة لذلك ، يصل ثابت العزل إلى قيم ضخمة.

يفسر استقطاب المجالات من خلال أصلها وتطورها بسبب تحول حدودها.

يتسبب التركيب الفيروكهربائي المشار إليه في اعتماد غير مباشر لتحريضها على درجة جهد المجال الخارجي. عندما تكون ضعيفة ، تكون العلاقة بين القطاعات خطية. يظهر قسم حيث يتم تبديل حدود المجال وفقًا لمبدأ قابل للعكس.

في منطقة الحقول القوية ، هذه العملية لا رجوع فيها. في الوقت نفسه ، تنمو القطاعات التي يشكل لها متجه SEP الزاوية الدنيا مع متجه المجال. وعند توتر معين ، تصطف جميع المجالات على طول الحقل تمامًا. يتم تشكيل التشبع الفني.

في ظل هذه الظروف ، عندما ينخفض التوتر إلى الصفر ، لا يوجد انعكاس مماثل للحث. هي تكونيحصل على المتبقي D_r. إذا تأثر بمجال بشحنة معاكسة ، فسوف ينخفض بسرعة ويغير متجه.

التطور اللاحق للتوتر يؤدي مرة أخرى إلى التشبع الفني. وبالتالي ، يتم الإشارة إلى اعتماد الفيروكهربائي على انعكاس الاستقطاب في أطياف مختلفة. بالتوازي مع هذه العملية يحدث التخلف

شدة النطاق E_{r ،}الذي يتبعه الاستقراء من خلال القيمة الصفرية ، هي القوة القسرية.

عملية التخلفية

مع ذلك ، يتم تغيير حدود المجال بشكل لا رجعة فيه تحت تأثير المجال. يعني وجود خسائر عازلة بسبب تكاليف الطاقة لترتيب المجالات.

تتشكل حلقة التخلفية هنا.

مساحتها تقابل الطاقة المستهلكة في الطاقة الفيروكهربائية في دورة واحدة. بسبب الخسائر ، يتم تشكيل ظل الزاوية 0 ، 1 فيه.

يتم إنشاء حلقات التباطؤ بقيم سعة مختلفة. تشكل قممها معًا منحنى الاستقطاب الرئيسي.

قياس العمليات

ثابت العزل للكهرباء الفيروكهربائية لجميع الفئات تقريبًا يختلف في القيم الصلبة حتى عند القيم البعيدة عن T_K.

قياسه كما يلي: يتم تطبيق قطبين على البلورة. يتم تحديد سعتها في نطاق متغير.

أعلاهالمؤشرات T_Kالنفاذية لها اعتماد حراري معين. يمكن حساب ذلك بناءً على قانون كوري فايس. الصيغة التالية تعمل هنا:

e=4pC / (T-Tc).

فيه ، C هو ثابت كوري. تحت القيم الانتقالية ، فإنه ينخفض بسرعة.

الحرف "e" في الصيغة يعني اللاخطية ، والموجودة هنا في طيف ضيق نسبيًا بجهد متغير. بسببه والتباطؤ ، تعتمد نفاذية وحجم التيار الكهربي على وضع التشغيل.

أنواع النفاذية

المواد في ظل ظروف تشغيل مختلفة لمكون غير خطي يغير صفاته. تستخدم الأنواع التالية من النفاذية لوصفها:

1. إحصائية (e_st).لحسابها ، يتم استخدام منحنى الاستقطاب الرئيسي: e_st=D / (e₀E)=1 + P / (e 0_{E) »P / (e}0_E).
2. عكسي (e_p).يشير إلى تغيير في استقطاب الفيروكهربائي في النطاق المتغير تحت التأثير الموازي لحقل مستقر.
3. فعال (e_ef).محسوبًا من التيار الفعلي I (يشير إلى النوع غير الجيبي) بالاقتران مع المكون غير الخطي. في هذه الحالة ، يوجد جهد نشط U وتردد زاوي w. الصيغة تعمل: e_ef~ C_ef=I / (wU).
4. الأولي. يتحدد في أطياف ضعيفة للغاية.

نوعان رئيسيان من كهربي حراري

هذه هي الكهروضوئية ومضادات الكهروضوئية. يملكونهناك قطاعات BOT - المجالات.

في الشكل الأول ، يشكل مجال واحد مجال إزالة الاستقطاب من حوله.

عندما يتم إنشاء الكثير من المجالات ، فإنها تقل. تتناقص أيضًا طاقة إزالة الاستقطاب ، لكن طاقة جدران القطاع تزداد. تكتمل العملية عندما تكون هذه المؤشرات بنفس الترتيب

ما هو سلوك HSE عندما تكون الكهرومغناطيسية في المجال الخارجي ، تم وصفه أعلاه.

Antiferroelectrics - استيعاب شبكتين فرعيتين على الأقل موضوعتين داخل بعضهما البعض. في كل اتجاه ، يكون اتجاه العوامل ثنائية القطب متوازيًا. ومؤشرهم ثنائي القطب المشترك هو 0.

في الأطياف الضعيفة ، تتميز مضادات الكهرباء بنوع خطي من الاستقطاب. ولكن مع زيادة شدة المجال ، يمكن أن يكتسبوا ظروفًا كهربيًا. تتطور المعلمات الميدانية من 0 إلى E_1.ينمو الاستقطاب خطيًا. في الحركة العكسية ، تتحرك بالفعل بعيدًا عن الميدان - يتم الحصول على حلقة.

عندما تتشكل قوة النطاق E_{2 ، يتم تحويل}ferroelectric إلى نقيضها.

عند تغيير متجه المجال E ، يكون الوضع متطابقًا. هذا يعني أن المنحنى متماثل.

Antiferroelectric ، تجاوز علامة كوري ، يكتسب ظروفًا شبه كهربية.

مع النهج الأدنى لهذه النقطة ، تصل النفاذية إلى حد أقصى معين. وفوقه يختلف طبقًا لصيغة كوري فايس. ومع ذلك ، فإن معلمة النفاذية المطلقة عند النقطة المشار إليها تكون أدنى من تلك الخاصة بالكهرباء الفيروكهربائية.

في كثير من الحالات ، يكون لمضادات الطاقة الكهرومائيةهيكل بلوري مماثل لنقضاتها. في حالات نادرة ومع مركبات متطابقة ، ولكن عند درجات حرارة مختلفة ، تظهر مراحل كلا من كهربي حراري.

أشهر مضادات الطاقة الكهربية هي NaNbO_{3 ،}NH₄H₂P04_{وما إلى ذلك عددهم أقل من عدد الفيروكهربائي المشترك.}