Сегнетокерамика.

Среди рассмотренных керамических конденсаторных материалов особое место занимает титанат бария (ВаTiО3), отличающийся очень большим значением диэлектрической прони­цаемости (e = 1500÷1700) при комнатной температуре. Такая большая величина диэлектрической проницаемости у титанато-бариевой керамики обусловлена интенсивно развивающимся в этом диэлектрике процессом самопроизвольной поляризации, которая наблюдается у материалов-сегнетоэлектриков.


Рис. 138.Электричский Рис.139. Зависимость диэлектрической

гистерезис проницаемости сегнетоэлектрического

сегнетоэлектрического материала от напряженности

материала . электрического поля.

Особенно большое значе­ние диэлектрическая проницае­мость титаната бария достига­ет в точке Кюри, что связано с изменением кри­сталлической структуры мате­риала. Вводя в титанат бария другие титанаты, например титанат стронция (SrTiO3), можно смещать точку Кюри в область более высоких или более низких температур, в зависимости от взятого соотношения указанных титанатов.

Из титанатобариевой керамики изготовляют только конден­саторы низкой частоты и постоянного тока, так как электроизо­ляционные характеристики титаната бария невысоки (табл. 43).

Титанат бария относится к сегнетоэлектрикам, т .е. к таким материалам, у которых наблюдаются большие значения e и элек­трический гистерезис — отставание изменения величины элект­рического заряда Q от изменения напряжения (рис. 138). В обла­сти температур ниже точки Кюри сегнетоэлектрические материалы показывают ярко выраженную нелинейную зависимость диэлектрической проницаемости от напряжённости электрического поля (рис. 139). При температуре выше точки Кюри зависимость диэлектрической проницаемости oт напряжения электрического поля исчезает. Эти свойства титаната бария используются в электрических счетно-решающих устройствах и в температурных датчиках.

Титанат бария представляет собой керамический сегнетоэлектрик, который обладает ещё пьезоэлектрическими свойствами. Они проявляются только у поляризованных образцов (пластинок) титаната бария, которые подвергаются предвари­тельной обработке в постоянном электрическом поле. Пьезоэлек­трические свойства состоят в том, что если поляризованную плас­тинку из титанатобариевой керамики подвергнуть сжатию, то на противоположных сторонах этой пластинки возникнут электри­ческие заряды, противоположные по знаку. Появление электри­ческих зарядов на противоположных сторонах пластинки вызо­вет разность электрических потенциалов, которую можно изме­рить. То же самое будет происходить при растяжении пластинки, но только заряды изменят свои знаки. Если же к пластинке при­ложить переменное напряжение, то она начнет вибрировать.

Таким образом, с помощью пьезоэлементов (пластинка тита­ната бария или кварца) можно превращать механическую рабо­ту в электрическую энергию, и наоборот. Пьезоэлектрические свойства титаната бария, кварца и других материалов исполь­зуются в звукоснимающей и в звукозаписывающей аппаратуре. Пьезоэлектрическими свойствами обладает также природный кварц[1], но у пластинок природного кварца пьезозффект выражен слабее по сравнению с титанатом бария. Титанатобариевые пьезоэлементы применяют для возбуждения колебаний в ультразву­ковых установках, а также для измерения давления и для других подобных целей.

Изготовленные из титанатобариевой керамики пьезоэлементы подвергают предварительной поляризации (их выдерживают под постоянным напряжением в течение 1—1,5 час). Неполяризованные пластинки из титанатобариевой керамики не обладают пьезоэлектрическими свойствами.