Параэлектрик

Параэле́ктрик — нелинейный диэлектрик, не обладающий спонтанной поляризацией.

Относительная диэлектрическая проницаемость параэлектриков уменьшается с ростом температуры.

Физические основы

Параэлектрики являются сегнетоэлектриками в неполярной фазе, находящимися выше температуры фазового перехода. Им не свойственна спонтанная поляризация, а доменная структура отсутствует. Зависимость поляризации от напряжённости электрического поля носит нелинейный характер и не обладает гистерезисом, а начинает проявляться даже в очень слабых электрических полях.

Параэлектрическими свойствами обладают такие вещества, как Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \ce{SrTiO3}} , Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \ce{KTaO3}} , Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \ce{KTiO3}} , и др.

В параэлектриках диэлектрическая проницаемость зависит от температуры и величины электрического поля, и может быть выражена формулой:

Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \epsilon(T,E)\approx \epsilon(E)-B\frac{C^4E^2}{(T-\theta)^4}} ,

где Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \epsilon(T)\approx \frac{C}{(T-\theta)}} ,

а Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle C}  — постоянная Кюри-Вейса, Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \theta}  — температура фазового перехода, Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle B}  — постоянная величина, пропорциональная абсолютной диэлектрической проницаемости, Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle B\thicksim\epsilon_0} .

Известны квантовые параэлектрики на основе системы твёрдых растворов Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \ce{Pb_{x}Sr_{1-x}TiO3}} при x = 0,005, 0,02, 0,04, титанатах стронция. Характерной особенностью квантовых параэлектриков является поведение зависимости диэлектрической проницаемости от температуры в низкотемпературной области, в которой анализ диэлектрических спектров показывает, что макроскопический сегнетоэлектрический фазовый переход происходит при температурах 16, 54 и 72 К.

Применение

Структуры, созданные или содержащие параэлектрики, находят применение в криотронных интегральных схемах, использующихся в вычислительной технике, усилителях, генераторах, резонаторах, детекторах, преобразователях, переключателях, ИК-приёмниках и др. Для практического применения параэлектриков важны их физические свойства:

• аномально высокое значение Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \epsilon} при малых потерях;
• высокая крутизна зависимости Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \epsilon(E)} ;
• отсутствие дисперсии в широком спектре частот;
• сильная температурная зависимость Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \epsilon(E)} вблизи температуры фазового перехода Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle T_k} ;
• резонансное поглощение излучения ИК-диапазона на частотах длинноволновых поперечно-оптических колебаний;
• сверхпроводимость в легированных параэлектриках;
• объёмный размерный резонанс;
• электронный и акустический параэлектрический резонансы;
• высокая динамическая нелинейность;
• симметричная зависимость Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \epsilon(E)} и др.

См.также

• Электрик

Литература

• Туров Е. А. Физические свойства магнитоупорядоченных кристаллов: феноменологическая теория спиновых волн в ферромагнетиках, антиферромагнетиках и слабых ферромагнетиках. — М. : Издательство Академии наук СССР, 1963.
• Маттис Д. Ч. Теория магнетизма : введение в изучение кооперативных явлений. — М. : Мир, 1967.
• Вонсовский С. В. Магнетизм : магнитные свойства диа-, пара-, ферро-, антиферро- и ферримагнетиков. — М. : Наука, 1971.
• Боровик Е. С., Ерёменко В. В., Мильнер А. С. Лекции по магнетизму. — М. : Физматлит, 2005.

Ссылки

• ГОСТ 21515-76. Материалы диэлектрические. Термины и определения

Одним из источников, использованных при создании данной статьи, является статья из википроекта «Рувики» («ruwiki.ru») под названием «Параэлектрики», расположенная по адресу: — https://ru.ruwiki.ru/wiki/Параэлектрики Материал указанной статьи полностью или частично использован в Циклопедии по лицензии CC-BY-SA 4.0 и более поздних версий. Всем участникам Рувики предлагается прочитать материал «Почему Циклопедия?».