Практикум по спецкурсу "Физика сегнетоэлектриков". Часть 1. Сидоркин С.Д - 57 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВГУ | Воронеж

Составители: 

Рубрика: 

57
Работа № 6
ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
СЕГНЕТОЭЛЕКТРОКОВ-ПОЛУПРОВОДНИКОВ
Краткая теория
Электрическая проводимость хороших проводников превышает
проводимость изоляторов примерно в 10
30
раз. Различие в свойствах
таких веществ до сих пор является одним из наиболее поразительных
контрастов природы. Электропроводность металлов , как правило, больше
10
4
(Ом см )
– 1
, в то время как для диэлектриков эта величина
меньше
10
–10
(Ом ·см )
– 1
. Твердые тела с электропроводностью в диапазоне
10
4
÷10
–10
(Ом·см )
– 1
принято называть полупроводниками. Трудно
различать между собой полупроводники и полуметаллы . Не вдаваясь в
подробности, можно принять в качестве исходного следующее
определение: полупроводники имеют запрещенную зону («энергетическую
щель»), а полуметаллы и металлы – нет . Деление твердых тел на
полупроводники и диэлектрики еще более условно; определяющим здесь
является отношение ширины запрещенной зоны к температуре. Очень
чистые полупроводники при стремлении температуры к нулю ведут себя
как диэлектрики.
Существуют диэлектрические кристаллы , поведение которых в
электрическом поле аналогично поведению ферромагнетиков в магнитном
поле: это - сегнетоэлектрики. Свойства сегнетоэлектрических кристаллов
определяются наличием в них доменов (макроскопических областей с
одинаковым направлением вектора спонтанной поляризации). Большую
роль в перестройках доменной структуры и свойствах сегнетоэлектриков
играют дефекты или примеси, специально вводимые в кристалл.
Механическое напряжение от одного примесного атома может быть
заметным на расстоянии до 10 периодов решетки во все стороны . А как
известно, в полупроводниках примесь порядка одного атома на миллиард
может сильно повлиять на электрические свойства. Многие из основных
свойств полупроводников зависят от примесей . В чистом полупроводнике
проводимость экспоненциально растет с температурой . Для получения
того же эффекта при более низких температурах необходимы меньшие
концентрации примесей . В примесном полупроводнике проводимость
сильно зависит от концентрации примесей . Проводимость меняется (как 
                                    57



                                Р або та№ 6
                    ДИ ЭЛЕ КТР И Ч ЕС КИ Е С ВОЙС ТВА
             С ЕГ НЕТОЭЛЕКТР ОКОВ-П ОЛУ П Р ОВОДНИ КОВ

                                  Краткая тео ри я
      Э лектрическая пров од имость х ороших пров од ников прев ышает
пров од имость изоляторов примерно в 1030 раз. Различие в св ойств ах
таких в ещ еств д о сих пор яв ляется од ним из наиболее поразительных
контрастов природ ы. Э лектропров од ность металлов , как прав ило, больше
104 (О м см) – 1, в то в ремя как д ля д иэлектриков эта в еличина меньше
10–10 (О м ·см)–1. Т в ерд ые тела с электропров од ностью в д иапазоне
104÷10–10      (О м·см)–1 принято назыв ать полу пров од никами. Т ру д но
различать межд у собой полу пров од ники и полу металлы. Н е в д ав аясь в
под робности, можно принять в качеств е исх од ного след у ю щ ее
опред еление: полу пров од ники имею т запрещ енну ю зону («энергетическ у ю
щ ель»), а полу металлы и металлы – нет. Д еление тв ерд ых тел на
полу пров од ники и д иэлектрики ещ е более у слов но; опред еляю щ им зд есь
яв ляется отношение ширины запрещ енной зоны к температу ре. О чень
чистые полу пров од ники при стремлении температу ры к ну лю в ед у т себя
как д иэлектрики.
      Су щ еств у ю т д иэлектрические кристаллы, пов ед ение которых в
электрическом полеаналогично пов ед ению ферромагнетиков в магнитном
поле: это - сегнетоэлектрики. Св ойств а сегнетоэлектрических кристаллов
опред еляю тся наличием в них д оменов (макроскопических областей с
од инаков ым направ лением в ектора спонтанной поляризации). Большу ю
роль в перестройках д оменной стру кту ры и св ойств ах сегнетоэлектриков
играю т д ефекты или примеси, специально в в од имыев кристалл.
      М ех аническое напряжение от од ного примесного атома может быть
заметным на расстоянии д о 10 период ов решетки в о в се стороны. А как
изв естно, в полу пров од никах примесь поряд ка од ного атома на миллиард
может сильно пов лиять на электрические св ойств а. М ногие из основ ных
св ойств полу пров од ников зав исят от примесей. В чистом полу пров од нике
пров од имость экспоненциально растет с температу рой. Д ля полу чения
того же эффекта при более низких температу рах необх од имы меньшие
концентрации примесей. В примесном полу пров од нике пров од имость
сильно зав исит от концентрации примесей. Пров од имость меняется (как

Страницы