Белсенді диэлектриктер

Туралы жалпы мәліметтер активті диэлектриктер Активті диэлектриктер деп аталады, қасиеттерімен олардың басқаруға болады көмегімен сыртқы энергетикалық әсерлер және жасау үшін пайдалануға функционалдық элементтерінің электроника. Активті диэлектриктер жүзеге асыруға мүмкіндік береді генерациялау, күшейту, сүзгіден өткізу, модуляцию электр және оптикалық сигналдарды, есте сақтау және түрлендіру ақпарат. Санына активті диэлектриктердің жатқызады сегнето-, пьезо — және пироэлектрики, импульсі, материалдар кванттық электроника, сұйық кристалдар, электр, магнит және акустооптические материалдар, диэлектрлік кристалдар с нелинейными оптикалық қасиеттері және т. б.

Қасиеттері бар активті диэлектриктер ие болады қатты, сұйық, газ тәрізді заттар. Химиялық құрамы бойынша бұл мүмкін органикалық және органикалық емес материалдар. Қасиеттері мен құрылысы, оларды төмендегідей бөлуге болады полярлық және полярлық емес, кристалл және аморфные диэлектриктер. Бөлігі арасындағы шекараны белсенді және пассивті диэлектриками жоқ. Бір материал әр түрлі пайдалану жағдайында орындауы мүмкін немесе пассивті функциялары изолятор немесе конденсатордың не белсенді функциялары басқарушының немесе басқарушы преобразующего элемент. 2. Сегнетоэлектрики Сегнетоэлектриками деп атайды заттар, бар спонтанды (самопроизвольной) поляризацией, бағыт оның өзгертілуі мүмкін көмегімен сыртқы электр өрісі. Жоқ сыртқы электр өрісінің сегнетоэлектрики, әдетте, доменді құрылымы. Домендер — бұл жылжымалы бөліктер бетіндегі макроскопиялық облысы ие спонтанды поляризацией, ол туындайды әсерінен ішкі процестерді диэлектрике.

Сызықтық өлшемдер домендерді құрайды 0.001 — 1 мм. Бағыты электр сәттердің әр түрлі домендерді различно. Нәтижесінде жиынтық поляризованность үлгідегі жалпы нөлге тең болады. Сыртқы электр өрісі бағытын өзгертеді электр сәттердің домендерді, процесі жүреді пайда болуы мен өсуінің жаңа домендерді есебінен ығысу домен шекараларын. Нәтижесінде қайта бағдарлаулар жүріп жатыр векторының спонтанды поляризация бағытында сыртқы өріс. Бұл әсер жасайды, өте мықты поляризация және негіздейді сверхвысокие маңызы бар диэлектриялық өтімділік сегнетоэлектриков (жүз мың).

Тәуелділік поляризованности Р өрісінің кернеулік Е нелинейна және циклическом өзгеруі Е түрі бар гистерезис ілмектер (сур. 34). Өріс кернеулігі Ес, кезінде жүргізілетін бағытын өзгерту поляризованности деп атайды коэрцитивной күшпен. Диэлектрлік гистерезис негізделген қайтымсыз ығысуымен домен шекараларын әсерінен өріс дәлелдейді қосымша шығындар энергиясын байланысты бағдарланған домендер. Алаң ілмектер гистерезиса пропорционал энергиясын рассеиваемой » диэлектрике бір кезеңі. Сондықтан сегнетоэлектрики сипатталады мәні үлкен тангенса шығындардың бұрышының (tg  = 0.1). Сур. 34 Болуы ілмектер гистерезиса болып табылады негізгі қасиеті сегнетоэлектриков, ол ерекшеленеді басқа да сынып диэлектриктердің. Басқа тән параметрі сегнетоэлектриков болып табылады сегнетоэлектрическая нүкте Кюри температурасы кезінде туындайды (салқындату кезінде) немесе жоғалады (қыздырғанда) спонтанная поляризация, ал диэлектрическая поляризация жетеді өзінің ең жоғары мәндері (сур.35). Жеткеннен кейін нүкте Кюри домендік құрылым ыдырайды және сегнетоэлектрик ауысады пароэлектрическое жай-күйі. Бұл сүйемелденеді күрт азаюына tg, өйткені жоғалады шығындар гистерезис. Жоғары температураларда нүкте Кюри тәуелділік диэлектрикалық өткізгіштігі температураға заңға бағынады Кюри-Вейсса. мұндағы C — Кюри тұрақтысы;  — температура Кюри-Вейсса. Көбіктендіргіштер мен физикалық қасиеттері бойынша сегнетоэлектрики бөлінеді ионды және дипольные кристалдар.

Ионным сегнетоэлектрикам жатады титанат барий (BaTiO3), титанат қорғасын (PbTiO3), литий ниобат (LiNbO3), танталат литий (LiTaO3) және т. б. Бұл қосылыстар емес растворимы суда ие едәуір механикалық беріктігі, оңай алынады түрінде поликристаллов бойынша керамикалық технология, жоғары температураны Кюри және мәнге спонтанды пояризованности қарағанда, дипольные сегнетоэлектрики. — Дипольным сегнетоэлектрикам жатады сегнетова тұз, дигидросульфат калий (KH3PO4), нитрит натрий (NaNО2) және т. б. Дипольные сегнетоэлектрики өте жақсы суда еруі ие кіші механикалық беріктігі, нүкте Кюри көптеген олардан әлдеқайда төмен температурасындағы. Сегнетоэлектрики дайындау үшін қолданылады шағын габаритті төмен жиілікті конденсаторлар, термоэлектрлік және пироэлектрических түрлендіргіштерді, диэлектрлік күшейткіштер және модуляторларды, ұяшықтар жад және түрлендіргіштердің лазерлік сәуле шығару. Конденсаторлық сегнетокерамика болуы тиіс ең жоғары шамасын диэлектрикалық өткізгіштігі аз тәуелді, оның температурасына, аз шығындар, ең тәуелділік Е tg жылғы электр өрісінің (кіші қисықтығы), жоғары маңызы бар үлестік көлемдік және беттік қарсылық және электр беріктігі. Оңтайландыру электр сипаттамаларын қол жеткізіледі таңдай компоненттердің концентрациясын сегнетоэлектрика. Өнеркәсіпте пайдаланады бірнеше сегнетоэлектрических материалдар, олардың әрқайсысы үшін қолданылады белгілі бір типтегі конденсаторлар. Сегнетоэлектрики, бар күрт айқын нелинейными қасиеттері үшін қолданылады сызықты емес конденсаторлар — варикондов. Негізгі сипаттамаларының бірі вариконда — бұл сызықтық еместік коэффициенті K = Cmax/Снач., шамасы, қабылдауы мүмкін 4-ден 50-ге дейін. Сызықты емес диэлектрлік элементтері, әдетте тонкопленочном орындау негізі болып табылады, әр түрлі радиотехникалық құрылғылар — параметрлік күшейткіштер, төмен жиілікті күшейткіштерінің қуаты, фазовращателей, умножителей жиілік, модуляторларды, тұрақтандырғыш кернеу және т. б. 3 Пьезоэлектрики — пьезоэлектрикам жатады диэлектриктер ие қатты айқын пьезоэлектрическим әсері. Тікелей пьезоэффектом деп атайды құбылыс поляризация диэлектрик әсерінен механикалық кернеу.

Электр заряды Q туындайтын бетінде өзгереді бойынша желілік заңға байланысты механикалық күш F (сур. 36,а). Q = dF; Q/S = qs =  = d, мұндағы d — пьезомодуль; S — аудан; qs — заряд бірлігіне, Р — поляризованость,  — механикалық кернеу қимадағы диэлектрик. Пьезомодуль d сан жағынан тең заряду, жер ауданы бірлігіне бетіне түсіргенде, оған бірлік қысым. Шамасы пьезомодуля шамамен 10-10 Кл/Н. Кезде кері пьезоэффекте өзгерісі мөлшерін диэлектриктен l/l пропорционалды электр өрісінің Е.  l/l =  = dE,  — салыстырмалы деформация. Пьезомодули d тура және кері пьезоэффекта үшін бір және сол материалды өзара тең. Пьезоэффект байқалады тек ионды және сильнополярных диэлектриктер құрылымында симметрия орталығы жоқ және олар ие жоғары үлестік кедергісі бар. Үшін сипаттамалары нақты пьезоэлектриков пайдаланады, сондай-ақ шамасын дегенді коэффициентімен электромеханикалық байланыс k. Бұл байланысты нақты жұмыс сыртқы күштер жұмсалады ғана емес, деформацияға, бірақ поляризацию. k2 = Wэ /W, мұндағы Wэ — электр энергиясы, генерируемая пьезоэлектриком; W — барлық энергия затрачиваемая арналған деформацияға. Кезде кері пьезоэффекте энергия сыртқы көзден кетпейді, тек қана жаттығуға ыдыстар пьезоэлектрика, бірақ және оның деформацияға. k2 = Wм /W, мұндағы Wм — тығыздығы энергиясын механикалық деформация, Wм = CX2/2, мұнда С — серпімділік модулі; Х — ығысу векторы. Сандық мәндері үшін k тікелей және кері пьезоэффектов сәйкес келеді. Ретінде пьезоматериалов кеңінен қолданады сегнетоэлектрики. Қарапайым сегнетокерамика сияқты изотропты сәрсенбі ие емес пьезоэффектом. Беру үшін пьезоэлектрических қасиеттерін, оның төндіретін поляризация: ұстайды қуатты электр өрісіндегі температурасы 100-150ұзақ уақыт бойы. Поляризованность домендерді алады басым бағдарын бағытында өріс. Алынғаннан кейін сыртқы өріс қышта сақталып қалдық поляризация; изотропного дене керамика айналады анизатропное — тері.

Өздерінің қасиеттері бойынша поляризованный сегнетокерамический үлгісі жақын однодоменному кристаллу. Поляризованную сегнетокерамику арналған пайдалану пьезоэффекта деп атайды пьезокерамикой. Бірі пьезокерамики болады әзірлеуге белсенді элементі, іс жүзінде кез келген мөлшерін және кез келген нысанын. Пьезокерамика жасау үшін пайдаланылады ультрадыбыстық сәулелендіргіштер, элементтері түрлендіру электр сигналдары дыбыстық және кері, қысым, деформация, үдеудің және діріл, пьезорезонансных сүзгілерді электр сигналдардың кідіріс желілерін, пьезотрансформаторов және пьезодвигателей. Негізгі материал дайындау үшін пьезокерамических элементтер болып табылады қатты ерітінділер PbZrO3 — PbTiО3 (цирконат — титанат қорғасын немесе қысқаша ЦТС). Байланысты жоғары мәндерін  tg және механикалық шығындарды пьезокерамику пайдалану қиын-ден жоғары жиіліктерде 20Мгц. Жоғары жиіліктерде қолданылады монокристаллические пьезоэлектрики. Бірі пьезоэлектрических кристалдар жиі қолданады кварц — кремнийдің қостотығы ЅіО2. Кристалдардағы кварц ажыратады үш басты осімен құрайтын тікбұрышты координаттар жүйесін (сур.37):X — электр осі, өткізілмек арқылы шыңдары шестиугольника көлденең қимасы (үш осі); Y — механикалық ось, перпендикулярную тараптарға шестиугольника көлденең қимасы (үш осі); Z — оптикалық ось, переходящую арқылы шыңдары кристалл. Пластинкалар, кесілген, перпендикуляр осі Z ие емес пьезоэффектом. Пластинкалар Х-кесім ие максималды коэффициентімен электромеханикалық байланыс (шамамен 10%). Алайда, ең көп қолдану табады пластиналар қисық қималарды кристалл қырлары және олардың қисайып тұр қатысы бойынша оның осьтер.

Добавить комментарий

Your email address will not be published.