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.