Стартовая Предметный указатель Новости науки и техники
Новости науки и техники
Водород, как альтернативное топливо.
Как известно наша планета богата энергоносителями, которые, вот уже не одну сотню лет, исправно служат человеку, делая его жизнь более комфортной. Но так же известно, что запасы полезных ископаемых, из которых получают эти энергоносители, с каждым годом всё уменьшаются, а их стоимость в связи с этим растёт, не говоря уже о загрязнении окружающей среды путём выброса в атмосферу продуктов сгорания. Далее...

Схема сойера тауэра

гистерезис сегнетоэлектрический

ГИСТЕРЕЗИС СЕГНЕТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ - неоднозначная петлеобразная зависимость поляризации 1119925-309.jpg сегнетоэлектриков от внеш. электрич. поля E при его циклич. изменении. Сегнетоэлектрич. кристаллы обладают в определ. температурном интервале спонтанной (самопроизвольной, т. е. возникающей в отсутствие внеш. электрич. поля) электрич. поляризацией 1119925-310.jpg Направление поляризации может быть изменено электрич. полем. При этом зависимость 1119925-311.jpg в полярной фазе неоднозначна, значение1119925-312.jpg при данном 1119925-313.jpg зависит от предыстории, т. е. от того, каким было электрич. поле в предшествующие моменты времени (рис. 1). Осн. параметры Г. с.- остаточная поляризация кристалла 1119925-314.jpg при Е=0, значение поля Ек, при котором происходит переполяризация (коэрцитивное поле), макс. поляризация 1119925-315.jpg, соответствующая полю Емакс. Для совершенных монокристаллов петля Г. с. имеет форму, близкую к прямоугольной, и 1119925-318.jpg близко к 1119925-319.jpg (рис. 1, а). В реальных кристаллах и сегнетоэлектрич. керамике петля имеет иную форму, 1119925-320.jpg сильно отличается от 1119925-321.jpg, процесс переполяризации затягивается на большой интервал значений E (рис. 1, б).

1119925-316.jpg

Рис. 1. Зависимость поляризации 1119925-317.jpg от электрического поля E для сегнетоэлектрического кристалла в полярной фазе; а - идеальный кристалл, б - реальный сегнетоэлектрик.

Существование Г. с. следует из феноменологич. теории сегнетоэлектрич. явлений, в соответствии с к-рой в сегнетоэлектрич. кристалле возможно фиксированное число равновесных состояний с определ. направлением 1119925-322.jpg . В идеальном кристалле в отсутствие электрич. поля состоянию равновесия соответствует однородная поляризация; реальный кристалл, как правило, разбивается на домены, в к-рых ориентация 1119925-323.jpg соответствует указанным направлениям. В одноосных сегнетоэлектриках возможны лишь два противоположных направления 1119925-328.jpg вдоль полярной оси. Равновесным значениям 1119925-329.jpg отвечают два симметричных минимума на зависимости термодинамич. потенциала 1119925-330.jpg от поляризации (сплошная кривая, рис. 2). При наложении поля К в равновесии реализуется состояние с поляризацией, отвечающей минимуму ф-ции 1119925-331.jpg ; зависимость 1119925-332.jpg становится несимметричной (пунктир на рис. 2), и миним. значению 1119925-333.jpg соответствует то значение 1119925-334.jpg, к-рое совпадает по направлению с Е. Переполяризация происходит, когда перепад значений ф-ции 1119925-335.jpg, соответствующих ее минимумам, становится достаточно заметным, а высота потенциального барьера, разделяющего состояния с противоположной ориентацией 1119925-336.jpg,- достаточно малой. При циклич. изменении E переполяризация будет происходить с запаздыванием, обусловливая образование петли Г. с. В идеальном кристалле коэрцитивное поле должно соответствовать такому искажению потенциального рельефа (рис. 2), при к-ром один из минимумов практически исчезает и изменение направления 1119925-337.jpg происходит скачком, одновременно по всему объёму кристалла. В реальных кристаллах процесс переполяризации протекает путём зарождения и разрастания в объёме кристалла областей с "благоприятным" по отношению к полю направлением поляризации.

-

1119925-324.jpg

Рис. 2. Зависимость термодинамического потенциала 1119925-325.jpg сегнетоэлектрического кристалла от поляризации 1119925-326.jpg при E=0 (жирная линия) и 1119925-327.jpg (тонкие линии).

В сегнетоэлектриках с фазовым переходом первого рода при темп-pax, несколько превышающих темп-ру фазового перехода T0, в перем. полях формируются двойные петли Г. с. (рис. 3). Петли такого рода связаны с поляризацией, индуцируемой полем E в нара-электрической (неполярной) фазе. При увеличении поля на участке OB (в параэлектрич. фазе вблизи Тс)зависимость 1119925-342.jpg близка к линейной, как в обычных диэлектриках; при E=1119925-343.jpg в кристалле индуцируется спонтанная поляризация, к-рая исчезает при уменьшении поля в точке Е-1119925-344.jpg. Возможность формирования двойных петель Г. с. связана с особенностями зависимости 1119925-345.jpg в параэлектрич. фазе вблизи Тс (рис. 4). В параэлектрич. фазе, наряду с устойчивым состоянием 1119925-346.jpg=0 при E=0, возможно появление при 1119925-347.jpg боковых минимумов, соответствующих поляризованному состоянию. При увеличении поля и достижении значения E=1119925-348.jpg, достаточного для исчезновения минимума ф-ции1119925-349.jpgпри 1119925-350.jpg=0, кристалл скачком изменяет свою поляризацию от 1119925-351.jpg0 до 1119925-352.jpg. При обратном ходе скачок в устойчивое состояние 1119925-353.jpgО происходит при поле E=1119925-354.jpg, соответствующем исчезновению бокового минимума. При изменении знака E изменяется и знак индуцируемой полем поляризации; в перем. поле зависимость 1119925-355.jpg имеет форму петли, состоящей из 2 лепестков (рис. 3).

1119925-338.jpg

Рис. 3. Двойные петли гистерезиса в сегнетоэлектриках.

1119925-339.jpg

Рис. 4. Зависимость Ф от поляризации в неполярной фазе вблизи Тс при E =0, E=1119925-340.jpg, E =1119925-341.jpg.


Для наблюдения петель Г. с. обычно используются разл. модификации схемы Сойера - Тауэра (рис. 5).

Кристаллич. конденсатор Ск, состоящий из пластины полярного среза сегнетоэлектрич. кристалла с нанесёнными на него металлич. электродами, включается в мостовую схему [C0 - ёмкость (C01119925-356.jpgСк), r1 и r2 - сопротивления]. Горизонтальное отклонение луча осциллографапропорционально электрич. напряжению, т. е. E. На вертик. пластины осциллографа подаётся напряжение 1119925-357.jpg , где Q - заряд на каждой из последовательно соединённых ёмкостей Ск и C0. T. к. Q=1119925-358.jpg(S-площадь электродов), то при циклическом изменении U на экране осциллографа наблюдается зависимость Q(U)или в определ. масштабе 1119925-359.jpg.

1119925-360.jpg

Рис. 5. Схема для наблюдения петель гистерезиса.

Лит. см. при ст. Сегнетоэлектрики. Б. А. Струков.

  Предметный указатель