4.3(3)铁电性能解析

与同型铁电体相近，介电系数和结构相变上出现
反常,在相变温度以上，介电系数与温度的关系遵 从居里-外斯定律。 但也具有不同之处：在相变温度以下，一般情况 下并不出现自发极化亦无与此有关的电滞回线。
反铁电体-邻近晶胞沿反平行方向自发极化
反铁电体一般宏观无剩余极化强度，但在很 强的外电场作用下，可以诱导成铁电相，其P －E呈双电滞回线。
铁电材料的特征
3、居里点Tc:铁电材料重要参数
通常铁电体的自发极化只在一定温度范围内呈 现，当温度高于某一临界温度Tc时，自发极化 消失。 Tc以下，局部电场作用大于热激发，偶极子趋 于平行排列而出现铁电畴； Tc以上，热激发大 于局部电场作用，偶极子趋于无序排列而变为 顺电相。
铁电材料的特征
铁 电 体
热 电 体
压 电 体
电 介 体
Hale Waihona Puke Baidu
电介质、压电体、热 电体和铁电体的关系
4.3压电性、热释电性、铁电性 能
• 铁电性能概念 • 铁电晶体分类 • 铁电材料的特征 • 铁电体的性能及其应用
铁电晶体分类
铁电材料的特征
1、自发极化的微观机理（位移型）
• 钛酸钡具有ABO3型钙钛矿结构 • 钛酸钡晶体的自发极化是由晶胞中钛离子的位移 引起正负电荷中心不重合产生永久电偶极子
4.3压电性、热释电性、铁电性 能 热释电效应：均匀加热电气石晶体时，在其表
面上出现数量相等、符号相反的束缚电荷，如果 将其冷却，电荷的变化同加热时相反。
铁电体：在一定温度范围内具有自发极化性质， 并且自发极化方向可随外电场作可逆转动的晶体。 铁电性：铁电体所具有的自发极化性质
4.3压电性、热释电性、铁电性能
钛酸钡晶体结构
BaTiO3自发极化方微观机理
铁电材料的特征
2、铁电性的概念
铁电畴 电畴“转向” 电滞回线
铁电畴
铁电体自发极化的方向不相同，但在一个小区域内， 各晶胞的自发极化方向相同，这个小区域就称为铁 电畴。 两畴之间的界壁称为畴壁。 铁电畴壁的厚度很薄,大约是几个晶格常数的量级。 （90°畴壁50～100Å， 180°畴壁5～20Å）
值，即降低-T非线性，也使工作状态相应于ε～T平
缓区。
实际应用
• 铁电体可用来作信息存储、图象显示。 • 利用晶体的电光效应可制作光调制器、晶体 光阀、电光开关等光器件。
电畴“转向”
* 铁电畴在外电场作用下，总是要趋向于与 外电场方向一致。这形象地称作电畴“转 向”。 * 实际上电畴运动是通过在外电场作用下新 畴的出现、发展以及畴壁的移动来实现的。
电滞回线
铁电体的电滞回线是铁电畴在外电场作用下运动的宏观描述
反铁电体
具有反铁电性的材料统称为反铁电体。
反铁电体与铁电体具有某些相似之处：晶体结构
4、介电常数
铁电材料的特征
4、介电常数
钙钛矿型铁电体具有很高的介电常数。
实际制造中需要解决调整居里点和居里点处介电
常数的峰值问题，这就是所谓“移峰效应”和
“压峰效应”。
铁电材料的特征
4、介电常数
在铁电体中引入某种添加物生成固溶体，改变原来 的晶胞参数和离子间的相互联系，使居里点向低温 或高温方向移动，这就是“移峰效应”。 “压峰效应”是为了降低居里点处的介电常数的峰
4.3压电性、热释电性、铁电性 能 压电效应：
对压电晶体在一定方向上施加机械应力时，在其 两端表面上会出现数量相等、符号相反的束缚电 荷；作用力相反时，表面荷电性质亦反号，而且 在一定范围内电荷密度与作用力成正比，称为正 压电效应
反之，在一定方向的电场作用下，则会产生外形 尺寸的变化，在一定范围内，其形变与电场强度 成正比，称为逆压电效应-电致伸缩