Cтраница 2
Следует указать, что в обычных условиях пироэлектрические кристаллы не имеют полного электрического дипольного момента, хотя поляризация в них и не равна нулю. Благодаря тому, что фактически образец обычно обладает некоторой, хотя и малой, но все же не равной нулю проводимостью, наличие поля вызовет появление тока, который будет течь до тех пор, пока образующиеся на поверхности тела свободные заряды не приведут к исчезновению поля в образце. В том же направлении действуют ионы, оседающие на поверхность образца из воздуха. На опыте пироэлектрические свойства наблюдаются при нагревании тела, когда величина его спонтанной поляризации меняется и обнаруживается это изменение. [16]
Электрокадорический эффект состоит в изменении температуры AT пироэлектрического кристалла при приложении к нему электрического поля АЕ. [17]
Если менять электрическое поле, в котором находится пироэлектрический кристалл, то должен наблюдаться электрокалорический эффект, обратный пироэлектрическому: изменение температуры пироэлектрика, вызванное изменением приложенного к нему электрического поля. Иначе говоря, векторное воздействие вызывает скалярный эффект. Электрокалорический эффект был предсказан Липманом ( 1880) и Кельвином ( 1887) из термодинамических соображений об обратимости явлений и обнаружен вскоре экспериментально. [18]
Пироэлектрические кристаллы обладают более низкой симметрией, чем пьезоэлектрические, поэтому если в пироэлектрических кристаллах создать механическое напряжение, то обязательно будет наблюдаться и пьезо-эффект. Пирокристаллы непременно обладают пьезо-свойствами, однако не все пьезоэлектрические кристаллы обладают пироэлектрическими свойствами. [19]
Пьезоэлектрические коэффициены d, e, g и h, измеренные при постоянной энтропии S ( адиабатические условия) и постоянной температуре ( изотермические условия), отличаются друг от друга только в пироэлектрических кристаллах. Особенности этого различия для сегнетоэлектриков в области фазового перехода ( где велико Р) будут рассмотрены ниже. [20]
Пироэлектрические кристаллы используют в качестве датчиков, регистрирующих изменение температуры с точностью вплоть до 10 - 9 С, а также для изготовления чувствительных приемников инфракрасного излучения, датчиков ударных волн, измерителей напряжения, ячеек памяти. Устройства с пироэлектрическими кристаллами используются для прямого преобразования тепловой энергии ( например, солнечной) в электрическую. [21]
Наблюдение пироэлектрического эффекта и измерение его коэффициентов сильно осложняются проводимостью кристалла. Кроме того, каждый пироэлектрический кристалл также является и пьезоэлектриком. Изменение температуры кристалла, особенно неоднородное, вызывает деформацию кристалла, а результатом деформации является пьезоэлектрическая поляризация, которая добавляется к поляризации, вызванной пироэффектом. [22]
Пироэлектрические детекторы являются тепловыми приборами, в которых под действием теплового нагрева излучением возникает поляризация кристалла, пропорциональная изменению его температуры. Используемые в таких приемниках пироэлектрические кристаллы име - - ют довольно большие размеры, поэтому постоянная времени приборов составляет обычно 0 01 - 1 с, однако в работе [51] предполагается, что могут быть созданы пироэлектрические детекторы с постоянной времени порядка 1 мкс. Пироэлектрические детекторы обладают рядом преимуществ, главное из которых состоит в большой широкополосности, присущей всем тепловым приемникам. Эти приборы способны работать от длинноволновой части СВЧ диапазона до видимого участка спектра. Другим преимуществом этих детекторов является то, что они генерируют выходной сигнал подобно термо-парпым приемникам. [23]
Обнаружено, например, что некоторые кристаллы могут проявлять пиро - и пьезоэффект. Если пироэлектрический кристалл нагреть и охладить, то у него происходит разделение электрических зарядов, и кристалл становится положительно заряженным у одного конца и отрицательно заряженным у другого. Аналогичное поведение обнаруживает пьезоэлектрический кристалл, если его подвергнуть какому-либо физическому воздействию, например сжатию. Такие эффекты обнаруживаются только у кристаллов, не имеющих центра симметрии. [24]
На рис. 4.6 представлен характер изменения различных величин и конечного изменения АР для промежуточного и стационарного состояния при воздействии на сегнетоэлектрик лазерного луча, имеющего гауссово распределение интенсивности. Результирующее пространственное изменение АР соответствует наблюдаемому Ченом пространственному изменению An. Джон-стон подчеркивает, что правильное описание эффекта Поккельса в пироэлектрических кристаллах должно основываться на изменении поляризации, которое является первичным. [25]
Это было обусловлено главным образом тем, что указанные эффекты раньше изучались на линейных пироэлектриках. Интерес к пирозффекту и злектрокалорическим явлениям возрос после того, как эти явления были изучены на сегнето-электриках. В последних же в силу резкой зависимости спонтанной поляризации от температуры оба эти эффекта довольно ощутимы, особенно в области фазового перехода. Пироэлектрические кристаллы используются сейчас в качестве чувствительных приемников инфракрасного излучения. [26]