Дипольно-релаксационная поляризация

При дипольной поляризации диполи ориентируются под действием поля.

Увеличение температуры приводит к ослаблению молекулярных сил вследствие чего поляризация может усилиться (рисунок 2.6), но при этом растет энергия теплового движения молекул и ориентирующее влияние поля уменьшается, приводя к спаду проницаемости. Зависимость диэлектрической проницаемости от частоты для жидкого полярного диэлектрика при различных температурах показана на рисунке 2.7. После некоторой частоты диполи не успевают ориентироваться по полю и диэлектрическая проницаемость уменьшается.

Рис. 2.6. Зависимость диэлектрической проницаемости полифенилсилоксановой жидкости от температуры для различных частот

 

 

Рис. 2.7. Зависимость диэлектрической проницаемости от частоты жидкого полярного диэлектрика при различных температурах

Ионно-релаксационная поляризация

Ионно-релаксационная поляризация наблюдается в диэлектриках с ионным типом химических связей. Слабо связанные ионы вещества под действием приложенного электрического поля смещаются на расстояния, превышающие постоянную кристаллической решетки.

Электронно-релаксационная поляризация

Электронно-релаксационная поляризация характерна для твердых диэлектриков, содержащих дефекты или примесные ионы, способные захватывать электроны. Такие захваченные на "ловушках" электроны или дырки при отсутствии электрического поля могут под действием тепловых флуктуаций переходить из одного вероятного положения в другое. Время релаксации данного механизма поляризации при комнатной температуре 10^-2 – 10^-7с.

Этот вид поляризации существенную роль играет в поликристаллической керамике типа рутила TiO₂, перовскита CaTiO₃, в керамических материалах, изготовленных на основе сложных оксидов титана, циркония, ниобия, тантала, свинца, церия, висмута.

Миграционная поляризация

Миграционная поляризация наблюдается в неоднородных диэлектриках, имеющих проводящие и полупроводящие включения, слои с различной проводимостью и т.п. При внесении неоднородных диэлектриков в электрическое поле свободные заряды смещаются и концентрируются на граничных слоях включений, в приэлектродных слоях и т.д., образуя пространственные заряды, поле которых внешне проявляет себя как "дополнительный" механизм поляризации.

 

Спонтанная поляризация

Фазовые переходы, при которых неполярные вещества самопроизвольно (спонтанно) переходят в полярное состояние называют сегнетоэлектрическими, а сам процесс перехода в новое состояние спонтанной поляризацией. Для сегнетоэлектриков характерны зависимости диэлектрической проницаемости от температуры с резко выраженным максимумом, который наблюдается вблизи точки перехода - точки Кюри Т_к (рисунок 2.8).

 

Рис. 2.8. Зависимость диэлектрической проницаемости от температуры

вдоль осей a и c для BaTiO₃

 

Характерные свойства сегнетоэлектриков обусловлены наличием у них доменной структуры – взаимосвязанных микрообластей, в пределах которых векторы поляризации структурных ячеек имеют одинаковое направление.