功能陶瓷材料及应用（铁电陶瓷篇）2.ppt

3电滞回线

电滞回线是铁电体的重要物理特征之一，也是判别铁电性的一个重要标志TypicalhysteresisloopsfromvariousferroelectricceramicsInformationsobtainedfromahysteresisloop:Internalspacecharge/aginginternalelectricbiasoff-centeredloop
Thesharpnessoflooplipsindicatesahighelectricalresistivity
TheslopeoftheP-Eloopatanypointalongtheloopisequaltothelarge-signaldielectricconstant单晶与陶瓷的电滞回线温度对电滞回线的影响4反铁电体
反铁电－铁电相变与双电滞回线5铁电相变与临界现象
铁电相变--结构相变BaTiO3的结构相变铁电体的临界现象----“介电反常”当温度高于居里温度时，介电常数随温度的变化关系遵从Curie－Weiss定律：
＝C/(T-To)
其中:--介电常数，C--居里常数，To--特征温度6铁电体的功能效应基本效应－－电学、力学、热力学
铁电体因具有自发极化且外电场下可反转，具有高的介电常数。
热－电耦合效应――热释电效应
dPs=pdT,p--热释电系数,C/m2K
光－电耦合效应――电光效应
电控可变双折射效应
电控可变光散射效应
机－电耦合效应――电致伸缩效应和压电效应
电致伸缩：x=QP1P2,二次非线性耦合效应
压电效应：D=dX,一次线性耦合效应
逆压电效应：x=dE,一次线性耦合效应7铁电体的相变热力学当E＝0时，P→Ps，去高次项后，G’P可改写为：
G’P=Ps(g2+g4Ps2+g6Ps4)=0
Ps=0为上式的一个解，对应于θ>θc,晶体不存在自发极化的情形
若使括号内方程等于零，则:二级相变（g4>0，g6>0）
g2与温度呈线性关系，引入：g2=γ(θ-θ0),（该假定实际上是表明顺电相的介电常数的变化复合Curie-Weiss定律），略去g6项，
Ps[γ(θ-θ0)+g4Ps2]=0
即：Ps＝0或
（1） 当θ≥θ0时，外加电场E＝0，仅有实根为Ps＝0，此时θ0为居里温度θc
（2） 当θ<θ0时，外加电场E＝0，Gp’=0,G”P>0,Gibbs自由能的极小值出现在熵变：二级相变的特征:
Tc处，Ps连续变化，无潜热，比热突变

一级相变（g4<0,g6>0）
Ps[γ(θ-θ0)-∣g4∣Ps2+g6Ps4]=0

(1) 当θ＝θ0时，有两个实根Ps＝0，
在Ps＝0处，Gp’=0,Gp”≥0,Gibbs自由能出现极小值；
在处，同样Gp’=0,Gp”≥0,Gibbs自由能也出现极小值，两个极小值相等，所以在转变温度θc时，铁电相和非铁电相共存，其自由能相等。
（2） 当θ<θ0时，在实根处，Gp’=0,Gp”>0,Gibbs自有能出现极小值。

特征温度：一级相变特征：

Ps突变，有相变潜热，比热突变总结:铁电体的特征与临界现象