Практикум по спецкурсу "Физика сегнетоэлектриков". Часть 1. Сидоркин С.Д - 44 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВГУ | Воронеж

Составители: 

Рубрика: 

44
l
- длина , V- объем образца , то:
.cosα
V
e
s
l
=Ρ
+
В то же время поверхностная плотность заряда торцовых граней
будет равняться : .
cos
/
cos
α
ασ
l
l
V
e
V
e
S
e
===
Сравнивая последние две формулы , получаем известное выражение:
σ=Ρ
+
s
,
т.е. нормальная компонента P
s
, численно равна плотности заряда на торцевых
гранях . Важность этого вывода состоит в том , что уравнение дает связь между
микроскопическим параметром , описывающим асимметрию
распределения электрических зарядов в структуре кристалла, с
макроскопическим параметром , измеряемым экспериментально –
поверхностной плотностью электрических зарядов .
Отсюда количественной мерой P
s
является поверхностная плотность
зарядов на гранях образца, нормальных к направлениям P
s
. Обычно на
практике величину спонтанной поляризации принято измерять в мкКл/см
2
.
В обычных условиях полярные кристаллы хотя и имеют P
s
, но полный
электрический заряд на их поверхностях равен нулю . Это объясняется тем , что
внутри спонтанно поляризованного кристалла имеется отличная от нуля
напряженность внутреннего поля . Поэтому, в силу наличия хотя и небольшой ,
но не равной нулю проводимости, наличие внутреннего поля вызывает
появление тока, который будет идти до тех пор, пока имеющиеся на
поверхности кристалла заряды не исчезнут. Кроме того, ионы из воздуха,
оседая на поверхности кристалла, также способствуют компенсации
поверхностных зарядов .
Непосредственно обнаружить поверхностные заряды спонтанно
поляризованных кристаллов можно, только измеряя возникшие на
поверхностях свежего разлома заряды, прежде чем они будут
скомпенсированы проводимостью и ионами воздуха.
Другой способ обнаружения P
s
кристаллов состоит в измерении
поверхностных зарядов , возникающих вследствие изменения P
s
с
температурой :
,∆Τ=Ρ∆ γ
r
r
s
т.е. в результате изотропного воздействия в кристалле появляется
дополнительная электрическая поляризация
s
Ρ∆
, т.е. векторное свойство.
Обратим внимание на то, что
∆Τ
здесь означает не градиент
температуры (т.е. вектор), а скалярное изменение Т ( нагрев или охлаждение), 
                                       44

                                                    el
l - д лина, V- объ ем образца, то:          Ρs+ =      cosα .
                                                    V
     В то же в ремя пов ерх ностная плотность заряд а торцов ых граней
                                     e el            e
бу д ет равняться:             σ =    = cos α =             .
                                     S V        V / l cos α
     Срав нив ая послед ниед в еформу лы, полу чаем изв естноев ыражение:
                                      Ρs+ = σ ,
т.е. нормальная компонента Ps, численно рав на плотности заряд а на торцев ых
гранях . В ажностьэтого в ыв од а состоит в том, что у рав нениед ает св язьмежд у
микроскопическим           параметром,        описыв аю щ им         асимметрию
распред еления электрических          заряд ов в стру кту ре кристалла, с
макроскопическим        параметром,     измеряемым        экспериментально –
пов ерх ностной плотностью электрических заряд ов.
      О тсю д а количеств енной мерой Ps яв ляется пов ерх ностная плотность
заряд ов на гранях образца, нормальных к направ лениям Ps. О бычно на
практикев еличину спонтанной поляризации принято измерятьв мкК л/см 2.
      В обычных у слов иях полярные кристаллы х отя и имею т Ps, но полный
электрический заряд на их пов ерх ностях рав ен ну лю . Э то объ ясняется тем, что
в ну три спонтанно поляризов анного кристалла имеется отличная от нуля
напряженностьв ну треннего поля. Поэтому , в силу наличия х отя и небольшой,
но не равной нулю провод имости, наличие в ну треннего поля вызыв ает
появ ление тока, который бу д ет ид ти д о тех пор, пока имею щ иеся на
пов ерх ности кристалла заряд ы не исчезну т. К роме того, ионы из в озд у х а,
осед ая на пов ерх ности кристалла, также способств у ю т компенсации
пов ерх ностных заряд ов .
      Н епосред ств енно обнару жить пов ерх ностные заряд ы спонтанно
поляризов анных кристаллов можно, только измеряя в озникшие на
пов ерх ностях св ежего разлома заряд ы, прежд е чем они бу д у т
скомпенсиров аны пров од имостью иионамив озд у х а.
      Д ру гой способ обнару жения Ps кристаллов состоит в измерении
пов ерх ностных заряд ов , в озникаю щ их в след ств ие изменения Ps с
                                   r    r
температу рой:                    ∆Ρs = γ ∆Τ,
     т.е. в резу льтате изотропного в озд ейств ия в кристалле появ ляется
                                            r
д ополнительная электрическая поляризация ∆Ρs , т.е. в екторноесв ойств о.
    О братим в нимание на то, что ∆Τ зд есь означает не град иент
температу ры (т.е. в ектор), а скалярноеизменениеТ (нагрев или ох лажд ение),

Страницы