Сегнетоэлектрики

      Сегнетоэлектриками  называются вещества, обладающие спонтанной электрической поляризацией, и отличающиеся нелинейной зависимостью поляризации от напряженности поля, что является следствием наличия в них электрических доменов(см. рисунок). Домены эти представляют собой области самопроизвольной (спонтанной) поляризации (порядка 10^-2—10^-4 см), аналогичные магнитным доменам ферромагнетиках.

      Свое  название сегнетоэлектрики получили от названия минерала — сегнетовой соли (NaKC₄H₄O₆4H₂O), для которой указанные свойства были обнаружены впервые в 1921г Валашеком. Наиболее распространенным сегнетоэлектриком является метатитанат бария ВаТiO₃(чью элементарную ячейку мы можем видеть на плакате).

      Кроме сегнетовой соли и титаната бария, насчитывается  около 290 индивидуальных соединений и более 1500 материалов — твердых растворов, обладающих сегнето- или антисегнетоэлектрическими свойствами.(часть из них приведена в этой таблице) . Под антисегнетоэлектриками подразумевают вещества, в которых спонтанная поляризация возникает в двух и более подрешетках, так что внутри каждого домена наблюдается взаимная компенсация электрических моментов.

      В зависимости от вида поляризации  различают ионные (также называемые кислородно-октаэдрическими), дипольные  и несобственные сегнетоэлектрики.

      При постоянной температуре образца  связь между вектором электростатической индукции D и напряженностью внешнего поля Е для сегнетоэлектриков нелинейная. D=εε₀E. Интересной особенностью сегнетоэлектриков является то, что диэлектрическая проницаемость не является постоянной для них, а также её довольно большое значение (может достигать у точки Кюри до 10⁴. титанат 1250-10000. В сравнении кремний-11, вода -34, бумага 2-3.5), что повышает их ценность для применения в конденсаторах..

      Если вначале создать достаточно сильное поле E, так что будет справедливо неравенство Е > Е_max, а затем уменьшать постоянное поле по величине, то изменение D будет отставать от изменения E, т. е. будет наблюдаться гистерезис (см рис). Величина D_r, является остаточной индукцией, а напряженность поля E_c называют коэрцитивным полем. Кроме полной петли гистерезиса, отсекающей на осях величины D_r и Е_с, можно получать и частные циклы петель гистерезиса, которые соответствуют меньшему размаху изменений D и Е

      По  петлям гистерезиса можно определять, реверсивную диэлектрическую проницаемость ε_р.. В зависимости от величины напряженности постоянного поля смещения реверсивная диэлектрическим проницаемость получается различной (рис.4). Этим пользуются для управления емкостью в специальных сегнетоэлектрических конденсаторах — варикодах.

      Диэлектрич. проницаемость сегн-ов зависит также  от температуры и частоты, падая  при увеличении.частоты и ув при  ув темп.

      Сег-ки получили очень широкое практическое прим-е, так например: при создании диодов(вжгигание Ag пасты в них), для создания варикондов, миниатюрных конденсаторов, так же активно применяются их пьезоэлектрические свойства в создании микрофонов, звукоснимателей, и т.д, также для создания диэлектрических усилителей и фильтров.. Причём по свойствах лучше чем не сегн. Пьезоэл-ки, недостатком их явл. лишь сильная зависимость от Т^о а также резонансные явления, что мешает сделать изделия на них достаточно точными. Наибольший интерес представляет их применение в вычислительной технике, так например В электронных вычислительных машинах сегнетоэлектрики можно использовать в матрицах памяти в качестве ячеек памяти, в переключающих устройствах, счетчиках и в других бистабильных элементах.

      В 1952 г. Андерсон высказал предположение, что сегнетоэлектрики с хорошей  «прямоугольной» петлей гистерезиса  можно использовать в качестве элементов  запоминающих устройств вычислительных машин, причем, как и в запоминающих устройствах на ферритах, возможна матричная селекция. При использовании матричной селекции существенная часть процесса выбора происходит в самих ячейках, причем при таком способе выбора на 10000 ячеек необходимо лишь 200 селекторов.

      .(можно рассказать о принципе: с об стор крист дорожки строк и столб, напряжение пол амплитуды)

      Принцип применения в запомин устр сег-ов сравнимы с зап устр на ферритах но у последних преимущество в  том что те дольше развиваются. У  сег-ов малая скорость срабатывания при исп матричной селекции,  около 10 мксек.

 В сдвигающих регистрах и счетчиках вычислительных машин матричная селекция не употребляется, поэтому здесь можно использовать импульсы напряжения большей амплитуды. Это обстоятельство уменьшает указанный  выше предел времени срабатывания.

      При малой емкости выходного конденсатора напряжение с выхода одной ячейки может быть непосредственно приложено  к другой ячейке. Подобные регистры были построены с применением  монокристаллов титаната бария и  транзисторных управляющих цепей.

      Таким образом явление сегнетоэлектричества заслуживает глубокого дальнейшего изучения как перспективное направление для развития электронных, вычислительных приборов.