високі значення питомої об'ємного і поверхневого опору та електричної міцності. Оптимізація електричних характеристик досягається підбором концентрації компонентів сегнетоелектріка.
У промисловості використовують кілька сегнетоелектричних матеріалів, кожен з яких застосовують для певних типів конденсаторів.
Сегнетоелектріки, володіють різко вираженими нелінійними властивостями, застосовуються для нелінійних конденсаторів - варіконд. Одна з основних характеристик варіконд - це коефіцієнт нелінійності K = Cmax/Cнач., величина якого може прийняти від 4 до 50. Нелінійні діелектричні елементи, зазвичай в тонкоплівкових виконанні, є основою різних радіотехнічних пристроїв - параметричних підсилювачів, низькочастотних підсилювачів потужності, фазовращателей, умножителей частоти, модуляторів, стабілізаторів напруги та ін
3 П'єзоелектрики
До п'єзоелектрик відносяться діелектрики, які мають сильно вираженим п'єзоелектричним ефектом.
Прямим п'єзоефектом називають явище поляризації діелектрика під дією механічної напруги. Електричний заряд Q, що виникає на поверхні, змінюється за лінійним законом залежно від механічних зусиль F (рис. 36, а). br/>
Q = DF; Q/S = qs = R = dd,
де d - п'єзомодуль; S - площа; qs - заряд на одиницю площі, Р - поляризованість, d - механічне напруження в перетині діелектрика.
п'єзомодуль d чисельно дорівнює заряду, на одиниці площі поверхні при додатку до нього одиниці тиску. Величина п'єзомодуль становить близько 10-10 Кл/Н.
При зворотному п'єзоефекті відбувається зміна розмірів діелектрика Dl/l пропорційно напруженості електричного поля Е.
D l/l = d = dE,
де d - відносна деформація.
п'єзомодуль d прямого і зворотного п'єзоефекту для одного і того ж матеріалу рівні між собою.
П'єзоефект спостерігається лише в іонних і сільнополярних діелектриках, у структурі яких відсутня центр симетрії і які володіють високим питомим опором.
Для характеристики конкретних пьезоелектріков використовують також величину звану коефіцієнтом електромеханічного зв'язку k. Це пов'язано з тим, що реальна робота зовнішньої сили витрачається не тільки на деформацію, а й на поляризацію.
k2 = Wе/W,
де Wе - електрична енергія, що генерується п'єзоелектриком; W - вся енергія витрачається на деформацію.
При зворотному п'єзоефекті енергія зовнішнього джерела витрачається не тільки на зарядку ємності пьезоелектрика, але і на його деформацію.
k2 = Wм/W,
де Wм - щільність енергії механічної деформації, Wм = CX2/2, тут С - модуль пружності; Х - зміщення.
Чисельне значення k для прямого і зворотного п'єзоефектів збігаються.
У Як п'єзоматеріалів широко застосовують сегнетоелектріки. Звичайна сегнетокераміки як ізотропна середу не володіє п'єзоефектом. Для додання п'єзоелектричних властивостей її піддають поляризації: витримують у сильному електричному полі при температурі 100-150 В° С протягом тривалого часу. Поляризованість доменів отримує переважну орієнтацію в напрямку поля. Після зняття зовнішнього поля в кераміці зберігається стійка залишкова поляризація; з ізотропного тіла кераміка перетворюється на анізатропное - текстуру. За своїми властивостями поляризований сегнетокераміческій зразок близький до однодоменних кристалу. Поляризовану сегнетокераміки, призначену для використання її пьезоеффекта, називають п'єзокерамікою. З пьезокерамики можна виготовити активний елемент практично будь-якого розміру і будь-якої форми. П'єзокераміка використовується для створення ультразвукових випромінювачів, елементів перетворення електричних сигналів у звукові і назад, датчиків тиску, деформацій, прискорень і вібрацій, пьезорезонансних фільтрів електричних сигналів, ліній затримки, пьезотрансформаторов і пьезодвігателей. Основним матеріалом для виготовлення п'єзокерамічних елементів є тверді розчини PbZrO3 - PbTiО3 (цирконат - Титанат свинцю або скорочено ЦТС). p> Зважаючи високих значень e, tgd і механічних втрат п'єзокераміка важко використовувати на частотах понад 20МГц. На більш високих частотах застосовуються монокристалічні п'єзоелектрики.
З п'єзоелектричних кристалів найчастіше застосовують кварц - двоокис кремнію SiО2. У кристалах кварцу розрізняють три головні осі, утворюють прямокутну систему координат (мал.37): X - електричну вісь, що проходить через вершини шестикутника поперечного перерізу (три осі); Y - механічну вісь, перпендикулярну сторонам шестикутника поперечного перерізу (три осі); Z - оптичну вісь, що переходила через вершини кристала. Пластинки, вирізані перпендикулярно осі Z не володіють п'єзоефектом.
Пластинки Х-зрізу володіють максимальним коефіцієнтом електромеханічного зв'язку (близько 10%). Однак найбільше застосування знаходять пластин...
