Активные диэлектрики

Называются диэлектрики, предназначенные для генерации, усиления, модуляции и преобразования электрических сигналов.

В обычных пассивных диэлектриках применяют электроизоляционные материалы, и используется явление поляризация

, индуцируемая внешним полем.

В активных диэлектриках используется широкий круг свойств и взаимодействие (см. рисунок 2.4). Прямые взаимодействия между «внешними» свойствами диэлектрика (механическое напряжение τ, напряженности Е и Н, температуры) и его «внутренними» свойствами (поляризации Р, плотности тока, намагниченность, деформация, энтропия).

Важную роль играют связи между различными группами свойств - это пьезоэлектрические, пироэлектрические, сегнетомагнитные, магнитострикционные и др.

В активных часто используют нелинейность связей между поляризацией и Е, или другими величинами. Иногда важнейшими свойствами оказываются спонтанная поляризация, возникающая, при Е = 0 (сегнетоэлектрики), спонтанная деформация (сегнетоэластики), спонтанная намагниченность (ферромагнетики).

Широко используются в технике различные перекрестные взаимодействия, показанные на рисунке 2.4 пунктирными линиями. Так, управление величиной ε с помощью температуры, давления или магнитного поля может служить основой для создания датчиков соответствующих параметров.

Рисунок 2.4 - Виды взаимодействий в активных диэлектриках

Воздействие электрического поля на упругие константы применяют в электрически управляемых фильтрах и линиях задержки, в параметрических усилителях акустических сигналов. Если в обычных диэлектриках наличие активной составляющей тока нежелательно, то в некоторых активных диэлектриках используется именно переход («переключение») из непроводящего состояния в проводящее и обратно (позисторы, варисторы, полупроводниковые стекла). В сегнетоэлектриках-полупроводниках удельное сопротивление ρ зависит от поляризованности Р, а в пьезополупроводниках - от деформации х, что может служить основой для создания новых приборов радиоэлектроники (запоминающие устройства, акустические усилители).

Рассмотрение активных диэлектриков начнем с сегнетоэлектриков, у которых указанные на рисунке 2.4 взаимодействия выражены наиболее сильно.

Вывод.

При отсутствии внешнего поля сегентодиэлектрики представляет собой как бы мозаику из доменов - областей с различными направлениями поляризованности.

Рисунок 2.5 - Титанат бария, где знаки , и стрелки указывают направление вектора Р

Так как в смежных доменах направления различны, то в целом дипольный момент равен нулю. При внешнем электрическом поле происходит переориентация дипольных моментов доменов по полю, а возникающее при этом суммарное электрическое поле доменов будет поддерживать их некоторую ориентацию и после прекращения действия внешнего электрического поля.

Электрические свойства сильно зависят от t0. Для каждого сегмента определенная температура выше которой его необычные свойства исчезают. Это температура называется точкой Кюри. Как правило, они имеют одну точку, исключение составляют: сегнетовая соль и аморфные с нею соединения. Превращение в обычный диэлектрик происходит в точке Кюри, сопровождающий фазовым переходом второго рода (скачкообразным изменением теплоемкости).

В сегнетоэлектриках наблюдается явление диэлектрического гистерезиса (запаздывания). С увеличением Е растет Р, достигая насыщения. С уменьшением Е уменьшает Р, но по другой кривой, и при Е=0 сохраняется остаточная поляризованность Р0, т.е. он остается поляризованным при Е=0.

Широко применяют в:

) электретах - сохраняющие достаточно длительное время поляризованность после Е = 0 (это аналог постоянного магнита);

) варикапах;

) позисторах;

) в запоминающих устройствах;

) генераторах и приемников СВЧ.

Интересное из раздела

Расчет системы электропитания и ее элементов
Цель работы: составить по заданным условиям задания один из вариантов системы электропитания с расчетом и выбором ее элементов. Электропитание любой сис ...

Цифровая система автоматического управления
Необходимо спроектировать цифровую систему автоматического управления (ЦСАУ). Система должна принимать сигнал из датчика, который находит в диапазоне 0…24В. Задаю ...

Ошибки позиционирования GPS-приемников в условиях полярных геомагнитных возмущений
Определение своего положения с помощью GPS навигатора, отдельного прибора, или устройства, встроенного в карманный компьютер или сотовый тел ...