Файл 46. Пироэффект и пьезоэффект в одноосных сегнетоэлектриках

с ФП-1.

Найдем выражение для пироэлектрического коэффициента. Напомним, что он определяется как производная поляризованности по температуре. Для вычислений используем температурную зависимость поляризованности (76) и дополним ее выражением для диэлектрической проницаемости в СФ (92). В результате получим значение пирокоэффициента в виде

, (105)

что соответствует аналогичному выражению в случае кристаллов, испытывающих ФП-2 (63).

Влияние механического напряжения на ФП-1.

В случае, когда механическое напряжение разложение термодинамического потенциала по Р записывается следующим образом

, (106)

где - деформация.

Рассмотрим кристалл, не являющийся пьезоэлектриком в ПФ, в котором деформация пропорциональна квадрату поляризованности , где - коэффициент электрострикции, тогда (105) перепишем так

. (107)

Условие устойчивости фазы при наличии механического напряжения :

(108)

откуда . (109)

Это условие нарушается при

. (110)

В этом случае где

(111)

-температура, при которой СФ теряет устойчивость при наличии . Сдвиг под действием механического напряжения зависит от вида нагрузки: Растяжение () или сжатие (), которое действует вдоль полярной оси. Зависимость поляризованности и диэлектрической проницаемости от механического напряжения можно получить, используя (109) и (92).

Пьезоэффект. Пьезомодуль определяется как производная поляризованности по механическому напряжению. Продифференцируем (108), получим , дополним это выражение значением диэлектрической проницаемости в CФ (92). В результате выразим пьезомодуль через диэлектрическую проницаемость и поляризованность в СФ

. (112)

Выражение (111) подобно тому, что было получено в случае ФП-2.

Экспериментальное определение коэффициентов разложения термодинамического потенциала.

Итак, анализ поведения конкретного одноосного кристалла, испытывающего ФП-1, можно провести, если определить коэффициенты разложения (74). Экспериментально по параметрам петли гистерезиса, определяемым осциллографическим методом, вычисляем скачок поляризованности в точке Кюри

,

и получаем отношение коэффициентов . По измерениям температурной зависимости диэлектрической проницаемости определяем константу Кюри , температуру Кюри и температуру Кюри – Вейсса . Эти величины связаны между собою соотношением . В заключение вычисляем коэффициенты и по формулам

(113)

Приведем для сравнения значения коэффициентов, определенных для кристаллов, испытывающих ФП-2 (ТГС) и ФП-1, близкий к ФП-2 ():

ТГС