Antiferroelektrické jevy

Pole: Základní elektrotechnika

China

Jedná se o fyzikální vlastnost spojenou s antiferroelektrickými materiály. Tyto materiály mají ionty, které se mohou polarizovat bez externího pole (spontánní polarizace). V důsledku toho jsou dipóly uspořádány s střídavou orientací. To znamená, že sousední lince budou v protisměru. Elektrické pole způsobuje fázovou transformaci těchto materiálů. Tato fázová transformace způsobuje velké deformace a změny energie. Antiferroelektricitu je úzce spojena s ferroelektricitou. Jsou na sebe navzájem kontrastní. Proto musíme vědět, že ferroelektrická vlastnost se rychle polarizuje. Měním směr aplikovaného pole můžeme invertovat směr polarizace. Rozdíl spočívá ve směru dipólů po polarizaci. První se vyrovnají protisměrně a druhé se vyrovnají ve stejném směru. Antiferroelektrická vlastnost je stabilnější než ferroelektrická vlastnost v kubickém vzoru.

Celková makroskopická spontánní polarizace v antiferroelektrickém materiálu je nulová. Důvodem je, že nejbližší dipóly se navzájem vyruší. Tato vlastnost může vzniknout nebo zmizet v závislosti na různých parametrech. Parametry jsou externí pole, tlak, metoda růstu, teplota atd. Antiferroelektrická vlastnost není piezoelektrická. To znamená, že aplikací externího pole nedojde ke změně mechanických vlastností materiálu. Tyto materiály obvykle mají vysokou dielektrickou konstantu. Orientace dipólů tohoto materiálu je podobná šachové desce, jak je ukázáno níže.

Příklady antiferroelektrických materiálů jsou následující:

PbZrO3 (Cínovitý zirkon)
NH4H2PO4 (ADP: Ammonium dihydrogen fosfát)
NaNbO3(Sodný niobát)

Antiferroelektrická vlastnost a teplota

Antiferroelektrická vlastnost zmizí nad určitou teplotou. Toto můžeme nazvat Curieovou teplotou pro antiferroelektrické materiály. Materiály a jejich Curieovy teploty jsou uvedeny v tabulce č. 1. Byla provedena analýza dielektrické konstanty (relativní permitivity) menší a větší než tato Curieova teplota. Bylo to provedeno pro první i druhou fázovou transformaci. Při druhé fázové transformaci je dielektrická konstanta kontinuální přes celou Curieovu teplotu. V obou případech by dielektrická konstanta neměla být příliš vysoká.

Dvojitá hysterezní smyčka

Hysterezní smyčka dokonalého antiferroelektrického materiálu může být nakreslena, jak je ukázáno na obrázku 2 níže. Obrácení spontánní polarizace těchto materiálů dává dvojitou hysterezní smyčku. Aplikované externí pole je nízkofrekvenční AC pole.