Сегнетоэлектрический гистерезис

Зависимость поляризации $P$ от напряжённости электрического поля $E$ в сегнетоэлектрике

Сегнетоэлектрический гистерезис — неоднозначная зависимость поляризации $P$ сегнетоэлектриков от приложенного внешнего электрического поля $E$ при его циклическом изменении. Ниже точки Кюри сегнетоэлектрические кристаллы обладают спонтанной (самопроизвольной, то есть возникающей в отсутствие внешнего электрического поля) электрической поляризацией $P_{c}.$ При этом направление поляризации в отличие от пироэлектриков можно изменить прикладывая внешнее электрическое поле противоположного направления. Тогда зависимость $P$ ($E$) в полярной фазе (при наличии спонтанной поляризации) неоднозначна, и значение $P$ при данном $E$ зависит от предыстории, а именно от того, каким было электрическое поле в предшествующие моменты времени. Для описания сегнетоэлектрического гистерезиса в диэлектриках используют следующие параметры:

• остаточная поляризованность кристалла $P_{r},$ при $E=0$
• значение поля $E_{K}$ (коэрцитивное поле) при котором происходит переполяризация.

Для чистых монокристаллов петля гистерезиса имеет прямоугольную форму. В объёмных поликристаллах или монокристаллов макроскопической поляризации не наблюдается в отсутствии механических напряжений и внешних полей, благодаря доменной структуре. Внутри одного домена поляризация направлена в одном направлении, а в соседнем поляризация направлена в противоположном направлении, что уменьшает полную энергию материала. Таким образом для создания макроскопической поляризации необходимо переориентировать домены в объёме, что отражено на рисунке где поляризация начинается из начала координат.

Литература

• Головнин В. А., Каплунов И. А., Малышкина О. В., Педько Б. Б., Мовчикова А. А. Физические основы, методы исследования и практическое применение пьезоматериалов. — М.: Техносфера, 2016. — 272 с. — ISBN 978-5-94836-352-3.