Ferroelectricidad de cristales de cerámica piezoeléctricos.

La polarización de algunos dielectrics es muy especial. En un cierto rango de temperatura, sus constantes dieléctricas no son constantes, sino que varían con fuerza de campo, y después de eliminar el campo eléctrico externo, estos dielectricos no son neutrales. Hay polarización residual. Para ser análogo al hecho de que los materiales ferromagnéticos pueden permanecer magnetizados, esta propiedad deTransductor de cerámica piezoA menudo se conoce como ferroelectricidad. Un dieléctrico ferroeléctrico se llama ferroeléctrico. Entre ellos, la cerámica de titanato de bario (BATIVE3), el cristal de tartrato de potasio de sodio (NAKC4H4O6⋅H2O) y similares son las más prominentes. Los ferroelectricos exhibirán histéresis durante el proceso de electrodeposición. El bucle de histéresis muestra que la polarización entre el cuerpo ferroeléctrico y el campo eléctrico aplicado no es lineal, y la polarización se invierte a medida que se revierte el campo eléctrico externo. La inversión de polarización es el resultado de la inversión de dominios, por lo que el bucle de histéresis indica la presencia de dominios en la ferroeléctrica. Los dominios llamados son pequeñas regiones en las que las direcciones de polarización espontánea en las ferroelectrics son uniformes y los dominios. El límite entre ellos se llama la pared de dominio. Cristales ferroeléctricos deproductos cerámicos piezoeléctricosPor lo general, son múltiples dominios, la polarización espontánea en cada dominio tiene la misma dirección, y la polarización espontánea en los diferentes dominios es fuerte.

Para las ferroeléctricas policristalinas, no hay regularidad entre las orientaciones relativas de la polarización espontánea en los diferentes dominios para todo el policristal debido a la arbitrariedad completa de la orientación de los ejes de cristal entre los granos.
Las ferroeléctricas generalmente no forman espontáneamente los dominios individuales, pero los cristales multidomináticos pueden ser monodominizados bajo un campo eléctrico externo fuerte. Bajo la acción de un campo eléctrico externo fuerte, el volumen de dominio de la polarización espontánea en el cristal múltiple en paralelo o cerca de la dirección del campo externo se expandirá rápidamente debido a la formación de nuevos núcleos de dominio y el movimiento de las paredes de dominio, y el volumen de dominio en otras direcciones disminuirá rápidamente. Los pequeños desaparecen, que están convirtiendo a todo el cristal en un solo dominio. Bajo la acción del campo eléctrico externo, el proceso dinámico del nuevo núcleo de dominio y el movimiento de la pared de dominio se denomina proceso de reversión de dominio. Esta inversión tiene algunas características de histéresis, por lo que la ferroeléctrica exhibe el bucle de histéresis mencionado anteriormente.

Teniendo en cuenta que un solo cristal piezoe asume que la orientación de la polarización espontánea tiene solo dos posibilidades. Es positivo y negativo a lo largo de un cierto eje de cristal; La dirección del campo eléctrico externo es paralelo al eje de polarización. Cuando el campo eléctrico externo es cero, la polarización de los dominios adyacentes en el cristal es opuesta, y el momento eléctrico total del cristal es cero. Cuando el campo eléctrico externo aumenta gradualmente, el volumen de dominio de la dirección de polarización espontánea opuesta a la dirección del campo eléctrico disminuirá gradualmente debido a la inversión del dominio, y esos dominios están teniendo la misma dirección que el campo eléctrico gradualmente Expandir, de modo que el cristal esté en la dirección del campo externo. La intensidad aumenta con el aumento del campo eléctrico. Cuando el campo eléctrico deElemento de disco piezoeléctricoAumenta lo suficiente como para revertir todos los dominios inversos en el cristal al campo externo, el cristal se convierte en un solo dominio, la polarización del cristal alcanza la saturación, y luego aumenta el campo eléctrico. La polarización aumentará linealmente con el campo eléctrico (igual que la polarización de un dieléctrico típico) y alcanzará un valor máximo PMAX, que es una función del campo eléctrico de la polarización más alta.

Cuando la parte lineal se extrapola a cero campo eléctrico, la intersección resultante PS en el eje vertical se llama polarización saturada, que en realidad es la polarización espontánea de cada dominio. Cuando el campo eléctrico comienza a disminuir de C, la polarización disminuirá gradualmente a lo largo de la curva CB. Cuando el campo eléctrico deComponente de cerámica piezoeléctricaSe reduce a cero, la polarización disminuye a un cierto valor PR, que se denomina polarización residual de la ferroeléctrica. Cuando el campo eléctrico cambia de dirección y aumenta a la CE en la dirección negativa, la polarización disminuye a cero, el campo eléctrico inverso continúa aumentando, y la polarización se invierte. EC se llama la fuerza de campo coercitiva de la ferroeléctrica. A medida que el campo eléctrico inverso continúa aumentando, la polarización continúa aumentando en la dirección negativa de gradiente y alcanza un valor de saturación (-PR) en la dirección negativa, y laTransductor de piezoeléctrico ultrasónicose convierte en un solo cristal de dominio que tiene una polarización negativa. Si el campo eléctrico cambia continuamente de un alto valor negativo a un valor positivo alto, el dominio positivo comienza a formarse y volver a crecer hasta que todo el cristal se convierta en un solo cristal de dominio con polarización hacia adelante nuevamente. Durante este proceso, la polarización se devuelve al punto C a lo largo de la parte FGH de la línea de retorno. Por lo tanto, bajo la acción de un gran campo eléctrico alterno, el campo eléctrico cambia en una semana, y el proceso anterior se repite una vez, mostrando el bucle de histéresis mostrado. El área encerrada por la línea de retorno es la energía requerida para