1.線性介質與非線性介質
1)線性介質:有外電場時,介質的極化強度與宏觀電場E成正比,這類介質又叫線性介質。
極化是介質在外加電場中的性質。沒有外加電場時,介質的極化強度等于零。
2)非線性介質:極化強度和外施電壓的關系是非線性的介質,叫非線性介質。
鐵電體就是一種典型的非線性介質。在鐵電體中存在的極化機構一自發(fā)極化。
2.產生鐵電性的原因一自發(fā)極化
1)自發(fā)極化:自發(fā)極化的極化狀態(tài)并非由外電場所造成,而是由晶體的內部結構特點造成的,晶體中每一個晶胞里存在固有電耦極矩,這類晶體通常稱為極性晶體。
2)自發(fā)極化強度
鐵電晶體晶胞中的電偶極矩是電介質在轉變?yōu)殍F電體時自發(fā)出現的,雖有若干種可能取向,但其數值為一定。這個數值除以晶胞的體積所得到的商稱為自發(fā)極化強度Ps。
3)鐵電體:鐵電體是在一定溫度范圍內含有能自發(fā)極化,并且發(fā)極化方向可隨外電場作可逆轉動的晶體。
當鐵電體的晶胞自發(fā)極化而出現電矩時,相鄰晶胞的電矩可以同向排列形成電疇,并出現鐵電性;也可以相間反向排列而成為反鐵電性。
鐵電晶體一定是極性晶體,但并非的極性晶體都是鐵電體。只有某些特殊的晶體結構,在自發(fā)極化改變方向時,晶體構造不發(fā)生大的畸變,才能產生以上的反向轉動。鐵電體就具有這些特殊的晶體結構。鐵電體晶體中并不含有鐵。
3.鐵電晶體的種類
1)有序-無序鐵電體
其自發(fā)極化同個別離子的有序化相聯(lián)系。典型的有序-無序型鐵電體是含有氫鍵的晶體。這類晶體中質子的有序運動與鐵電性相聯(lián)系,例如KH2PO4就是如此。
2)位移型鐵電體
自發(fā)極化同一類離子的亞點陣相對于另一類亞點陣的整體位移相聯(lián)系。
位移型鐵電體的結構大多同鈣鈦礦結構及鈦鐵礦結構緊密相關。
鈦酸鋇是典型的鈣鈦礦型的鐵電體。BaTiO4>120℃,立方結構,晶體無鐵電性;BaTiO4<120℃,晶體結構產生畸變,為四方結構,有鐵電性,通常將這種溫度稱為居里溫度或居里點。鐵電體在居里點處,由于自發(fā)極化的突變引起介電常數的顯著變化。
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