Химия твердого тела. Теория и приложения: В 2-х ч. Ч. 2 - Вест А.
ISBN 5-03-000071-2
Скачать (прямая ссылка):
Важную область применения некоторых сегнетоэлектриков, в частности BaTi03 и РЬТЮз, вообще говоря, непосредственно не связанную с сегпетоэлектрическими свойствами, составляет
15.8. Применение сегнето-, пьезо- и пироэлектриков
125
изготовление так называемых позисторов (термочувствительных резисторов с положительным температурным коэффициентом). Известно, что удельное электросопротивление р большинства неметаллических материалов уменьшается с ростом температуры, т. е. сопротивление имеет отрицательный температурный
10 I__I_I_I
100 200 300 "С
Рис. 15.20. Температурная зависимость удельного сопротивления керамического полупроводника ВаТЮд, легированного различными добавками [5]..
коэффициент. В то же время в некоторых сегнетоэлектриках, в том числе ВаТЮз, происходит аномальное увеличение сопротивления, когда температура приближается к точке перехода сегиетоэлектрик — параэлектрик Тс, (рис. 15.20). Рост сопротивления происходит одновременно с ростом диэлектрической проницаемости е/; однако причина возрастания р вблизи Тс,, по-видимому, пока еще по-настоящему не раскрыта. Поз пасторы используются в качестве выключателей; при прохождении тока по сопротивлению последнее разогревается за счет выделения джоулева тепла, которое пропорционально 12Я. Сопротивление термистора па основе ВаТЮ3 при его нагревании возрастает чрезвычайно сильно, в результате ток резко падает. Это находит применение в ограничителях температур и устрой
126
15. Другие электрические свойства
ствах для предупреждения токовых перегрузок (позистор играет здесь роль плавкого предохранителя многократного пользования), а также в выключателях временной задержки. Описание термисторов с отрицательным коэффициентом сопротивления, например на базе полупроводников МпО и №0, см. в гл. 14.
Пироэлектрические кристаллы используются преимущественно в инфракрасных детекторах излучения. При необходимости им можно придать спектральную чувствительность, покрывая рабочую поверхность кристалла материалом, поглощающим излучение в нужной спектральной области. Для детекторов желательно иметь как можно большее отношение я/е', а это означает, что сегнетоэлектрики, обладающие большой диэлектрической проницаемостью, для этой цели не подходят. Наилучшим материалом для детекторов, найденным к настоящему времени, является триглицинсульфат.
Пьезоэлектрические кристаллы используются уже много лет как преобразователи механической энергии в электрическую и наоборот. Технические приложения их чрезвычайно разнообразны: микрофоны и наушники, динамики и стереопроигрыватели, предохранители, системы зажигания в двигателях и бытовые зажигалки, звуковые генераторы, приборы ультразвуковой очи--стки поверхностей, а также более сложные устройства — преобразователи, фильтры и осцилляторы. В большинстве перечисленных случаев используют ЦТС-керамику, кварц, сегнетову соль КНаС4Н406-4Н20 или 1л2804-И20.
Упражнения
15.1. Назовите два экспериментальных метода, с помощью которых можно различить дырочную и электронную проводимость в полупроводниках.
15.2. Постройте температурную зависимость э. д. с. термопары железо — константан в интервале 100-—-500 °С.
15.3. В чем состоит различие между параэлектриками (т. е. диэлектриками), сегиетоэлектриками, сегнетиэлектриками и антисегпетоэлектриками?
15.4. Каким должен быть порядок величины кажущейся диэлектрической проницаемости: а) газообразного аргона; б) воды; в) льда; г) монокристаллов чистого кремния; д) монокристаллов чистого КВг, е) монокристаллов КВг, легированного СаВг2; ж) Na-?-глииозема; з) ВаТі03?
15.5. Какие различия должны наблюдаться в температурных зависимостях проводимости СаТіОз и PbTiOa?
15.6. Кристаллы каких из перечисленных веществ могут обладать пьезоэлектрическими свойствами: а) NaCl; б) CaF2; в) CsCl; г) ZnS (вюртцит); д) NiAs; е) ТЮ2 (рутил)?
15.7. Справедливо ли утверждение, что пироэлектрикн — это вещества, в которых при нагревании возникает спонтанная поляризация?
15.8. Что такое диэлектрические потери, чем они вызваны и как можно -.их уменьшить в материале, который предполагается использовать в каче-.стве электроизолятора?
Литература
127
Литература
1. Burfoot J, С, Taylor G. W., Polar Dielectrics and Their Applications, Macmil-lan, 1979'.
2. Jonscher А. К-, Dielectric Relaxation in Solid, Chelsea Dielectrics Press, London 1983.
3. Newnham R. E., Structure — Property Relations, Springer-Verlag, 1975.
4. Sawaguchi ?., J. Phys. Japan, 8, 615 (1953).
5. Ueoka #., Ferroelectrics, 7(3), 351 (1974).
Дополнительная литература. Дайне M„ Гласе А. Сегнетоэлектрики н родственные им материалы. — М.: Мир, 1981; Кенциг В. Сегнетоэлектрики и анти-сегиетоэлектрики. — М.: ИЛ, 1960; Окадзаки К. Пособие по электротехническим материалам: Пер. с япон. — М.: Энергия, 1979; Богородицкий Н. П., Пасынков В. В., Тареев Б. М. Электротехнические материалы: Для студентов вузов.— Л.: Энергоатомиздат, 1985; Маиофис И. М. Химия диэлектриков. — М.: Высшая школа, 1970; Фесенко Е. Г. Семейство перовекмта и сегиетоэлектриче-ство. — М.: Атомиздат, 1972; Оксидные материалы в электронной техпике-(Сборник статей), серия «Химия», № 6, М.: Знание, 1983.
