फेरोइलेक्ट्रिक्स हैं संकल्पना, परिभाषा, गुण और अनुप्रयोग

2024 लेखक: Angel Austin | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2023-12-17 05:27

फेरोइलेक्ट्रिक्स स्वतःस्फूर्त विद्युत ध्रुवीकरण (SEP) वाले तत्व हैं। इसके उत्क्रमण के आरंभकर्ता उपयुक्त मापदंडों और दिशा वैक्टर के साथ विद्युत श्रेणी ई के अनुप्रयोग हो सकते हैं। इस प्रक्रिया को रिपोलराइजेशन कहा जाता है। यह आवश्यक रूप से हिस्टैरिसीस के साथ है।

सामान्य विशेषताएं

फेरोइलेक्ट्रिक्स ऐसे घटक हैं जिनमें:

1. विशाल पारगम्यता।
2. शक्तिशाली पीजो मॉड्यूल।
3. लूप।

फेरोइलेक्ट्रिक्स का उपयोग कई उद्योगों में किया जाता है। यहां कुछ उदाहरण दिए गए हैं:

1. रेडियो इंजीनियरिंग।
2. क्वांटम इलेक्ट्रॉनिक्स।
3. मापने की तकनीक।
4. इलेक्ट्रिक ध्वनिकी।

फेरोइलेक्ट्रिक्स ऐसे ठोस पदार्थ हैं जो धातु नहीं हैं। उनका अध्ययन सबसे प्रभावी होता है जब उनकी अवस्था एकल क्रिस्टल होती है।

उज्ज्वल विवरण

इनमें से केवल तीन तत्व हैं:

1. प्रतिवर्ती ध्रुवीकरण।
2. गैर-रैखिकता।
3. विसंगत विशेषताएं।

कई फेरोइलेक्ट्रिक जब वे अंदर होते हैं तो फेरोइलेक्ट्रिक नहीं रह जाते हैंतापमान संक्रमण की स्थिति। ऐसे पैरामीटर को T_{K कहा जाता है।} पदार्थ असामान्य व्यवहार करते हैं। उनका ढांकता हुआ स्थिरांक तेजी से विकसित होता है और ठोस स्तर तक पहुँच जाता है।

वर्गीकरण

वह काफी जटिल है। आमतौर पर इसके प्रमुख पहलू तत्वों के डिजाइन और चरणों के परिवर्तन के दौरान इसके संपर्क में एसईपी के गठन की तकनीक हैं। यहाँ दो प्रकारों में विभाजन है:

1. ऑफ़सेट होना। चरण गति के दौरान उनके आयन शिफ्ट हो जाते हैं।
2. आदेश अराजकता है। समान परिस्थितियों में, प्रारंभिक चरण के द्विध्रुव उनमें क्रमबद्ध होते हैं।

इन प्रजातियों की उप-प्रजातियां भी होती हैं। उदाहरण के लिए, पक्षपाती घटक दो श्रेणियों में आते हैं: पेरोव्स्काइट्स और स्यूडो-इलमेनाइट्स।

दूसरे प्रकार का तीन वर्गों में विभाजन है:

1. पोटेशियम डाइहाइड्रोजन फॉस्फेट (KDR) और क्षार धातु (जैसे KH₂AsO₄ और KH_{2 पीओ}4 _).
2. ट्राइग्लिसिन सल्फेट्स (THS): (NH₂CH₂COOH₃)× एच ₂एसओ_4.
3. लिक्विड क्रिस्टल घटक

पेरोव्स्काइट्स

ये तत्व दो स्वरूपों में मौजूद हैं:

1. मोनोक्रिस्टलाइन।
2. सिरेमिक.

इनमें एक ऑक्सीजन ऑक्टाहेड्रोन होता है, जिसमें एक Ti आयन होता है जिसकी संयोजकता 4-5 होती है।

जब पैराइलेक्ट्रिक चरण होता है, तो क्रिस्टल एक घन संरचना प्राप्त कर लेते हैं। बा और सीडी जैसे आयन शीर्ष पर केंद्रित होते हैं। और उनके ऑक्सीजन समकक्ष चेहरों के बीच में स्थित हैं। इस तरह बनता हैअष्टफलक।

जब यहां टाइटेनियम आयन बदलते हैं, तो एसईपी किया जाता है। इस तरह के फेरोइलेक्ट्रिक्स एक समान संरचना के गठन के साथ ठोस मिश्रण बना सकते हैं। उदाहरण के लिए, PbTiO₃-PbZrO₃ । इसके परिणामस्वरूप वैरिकोंडास, पीजो एक्चुएटर्स, पॉज़िस्टर आदि जैसे उपकरणों के लिए उपयुक्त विशेषताओं वाले सिरेमिक में परिणाम होता है।

छद्म-इल्मेनाइट्स

वे समचतुर्भुज विन्यास में भिन्न हैं। उनकी उज्ज्वल विशिष्टता उच्च क्यूरी तापमान संकेतक है।

वे भी क्रिस्टल हैं। एक नियम के रूप में, उनका उपयोग ऊपरी बड़ी तरंगों पर ध्वनिक तंत्र में किया जाता है। निम्नलिखित उपकरणों को उनकी उपस्थिति की विशेषता है:

- रेज़ोनेटर;

- धारियों वाले फिल्टर;

- उच्च आवृत्ति ध्वनिक-ऑप्टिक मॉड्यूलेटर;

- पायरो रिसीवर।

उन्हें इलेक्ट्रॉनिक और ऑप्टिकल गैर-रैखिक उपकरणों में भी पेश किया जाता है।

केडीआर और टीजीएस

पहले नामित वर्ग के फेरोइलेक्ट्रिक्स में एक संरचना होती है जो हाइड्रोजन संपर्कों में प्रोटॉन की व्यवस्था करती है। SEP तब होता है जब सभी प्रोटॉन क्रम में होते हैं।

इस श्रेणी के तत्वों का उपयोग गैर-रैखिक ऑप्टिकल उपकरणों और विद्युत प्रकाशिकी में किया जाता है।

दूसरी श्रेणी के फेरोइलेक्ट्रिक्स में, प्रोटॉन समान रूप से व्यवस्थित होते हैं, ग्लाइसीन अणुओं के पास केवल द्विध्रुव बनते हैं।

इस समूह के घटकों का उपयोग सीमित सीमा तक किया जाता है। आमतौर पर उनमें पायरो रिसीवर होते हैं।

लिक्विड क्रिस्टल व्यू

उन्हें क्रम में व्यवस्थित ध्रुवीय अणुओं की उपस्थिति की विशेषता है।यहाँ, फेरोइलेक्ट्रिक्स की मुख्य विशिष्टताएँ स्पष्ट रूप से प्रकट होती हैं।

उनके ऑप्टिकल गुण तापमान और बाहरी विद्युत स्पेक्ट्रम के वेक्टर से प्रभावित होते हैं।

इन कारकों के आधार पर, इस प्रकार के फेरोइलेक्ट्रिक्स का उपयोग ऑप्टिकल सेंसर, मॉनिटर, बैनर आदि में लागू किया जाता है।

दो वर्गों के बीच अंतर

फेरोइलेक्ट्रिक्स आयनों या द्विध्रुवों वाली संरचनाएं हैं। उनके गुणों में महत्वपूर्ण अंतर है। तो, पहले घटक पानी में बिल्कुल भी नहीं घुलते हैं, लेकिन उनके पास शक्तिशाली यांत्रिक शक्ति है। वे आसानी से पॉलीक्रिस्टल प्रारूप में बनते हैं बशर्ते कि सिरेमिक सिस्टम संचालित हो।

बाद वाले आसानी से पानी में घुल जाते हैं और उनमें शक्ति नगण्य होती है। वे जलीय रचनाओं से ठोस मापदंडों के एकल क्रिस्टल के निर्माण की अनुमति देते हैं।

डोमेन

फेरोइलेक्ट्रिक्स की अधिकांश विशेषताएं डोमेन पर निर्भर करती हैं। इस प्रकार, स्विचिंग वर्तमान पैरामीटर उनके व्यवहार से निकटता से संबंधित है। वे एकल क्रिस्टल और सिरेमिक दोनों में पाए जाते हैं।

फेरोइलेक्ट्रिक्स की डोमेन संरचना मैक्रोस्कोपिक आयामों का एक क्षेत्र है। इसमें मनमानी ध्रुवीकरण के वेक्टर में कोई विसंगति नहीं है। और पड़ोसी क्षेत्रों में एक समान वेक्टर से केवल अंतर हैं।

डोमेन अलग दीवारें जो एक क्रिस्टल के आंतरिक स्थान में घूम सकती हैं। इस मामले में, कुछ में वृद्धि हुई है और अन्य डोमेन में कमी आई है। जब एक पुन: ध्रुवीकरण होता है, तो दीवारों के विस्थापन या इसी तरह की प्रक्रियाओं के कारण क्षेत्र विकसित होते हैं।

फेरोइलेक्ट्रिक्स के विद्युत गुण,जो एकल क्रिस्टल होते हैं, क्रिस्टल जालक की सममिति के आधार पर बनते हैं।

सबसे लाभदायक ऊर्जा संरचना इस तथ्य की विशेषता है कि इसमें डोमेन सीमाएं विद्युत रूप से तटस्थ हैं। इस प्रकार, ध्रुवीकरण वेक्टर एक विशेष डोमेन की सीमा पर प्रक्षेपित होता है और इसकी लंबाई के बराबर होता है। साथ ही, यह निकटतम डोमेन की ओर से समान वेक्टर की दिशा में विपरीत है।

परिणामस्वरूप, हेड-टेल योजना के आधार पर डोमेन के विद्युत पैरामीटर बनते हैं। डोमेन के रैखिक मान निर्धारित किए जाते हैं। वे 10^-4-10^-1 देखें

के दायरे में हैं

ध्रुवीकरण

बाह्य विद्युत क्षेत्र के कारण, डोमेन की विद्युत क्रियाओं का वेक्टर बदल जाता है। इस प्रकार, फेरोइलेक्ट्रिक्स का एक शक्तिशाली ध्रुवीकरण उत्पन्न होता है। परिणामस्वरूप, ढांकता हुआ स्थिरांक विशाल मूल्यों तक पहुँच जाता है।

डोमेन के ध्रुवीकरण को उनकी उत्पत्ति और विकास द्वारा उनकी सीमाओं के बदलाव के कारण समझाया गया है।

फेरोइलेक्ट्रिक्स की संकेतित संरचना बाहरी क्षेत्र के वोल्टेज की डिग्री पर उनके प्रेरण की अप्रत्यक्ष निर्भरता का कारण बनती है। जब यह कमजोर होता है, तो सेक्टरों के बीच संबंध रैखिक होता है। एक खंड प्रकट होता है जहां एक प्रतिवर्ती सिद्धांत के अनुसार डोमेन सीमाएं स्थानांतरित की जाती हैं।

शक्तिशाली क्षेत्रों के क्षेत्र में, ऐसी प्रक्रिया अपरिवर्तनीय है। उसी समय, जिन क्षेत्रों के लिए एसईपी वेक्टर क्षेत्र वेक्टर के साथ न्यूनतम कोण बनाता है, वे बढ़ते हैं। और एक निश्चित तनाव पर, सभी डोमेन बिल्कुल मैदान के साथ पंक्तिबद्ध होते हैं। तकनीकी संतृप्ति बन रही है।

ऐसी परिस्थितियों में जब तनाव शून्य हो जाता है, तो प्रेरण का समान उत्क्रमण नहीं होता है। वह हैशेष डी_आर प्राप्त करता है। यदि यह एक विपरीत चार्ज वाले क्षेत्र से प्रभावित होता है, तो यह तेजी से घटेगा और इसके वेक्टर को बदल देगा।

तनाव के बाद के विकास से फिर से तकनीकी संतृप्ति होती है। इस प्रकार, अलग-अलग स्पेक्ट्रा में ध्रुवीकरण उत्क्रमण पर फेरोइलेक्ट्रिक की निर्भरता को दर्शाया गया है। इस प्रक्रिया के समानांतर हिस्टैरिसीस होता है।

श्रेणी की तीव्रता E_r, जिस पर प्रेरण शून्य मान से होकर गुजरता है, वह बल बल है।

हिस्टैरिसीस प्रक्रिया

इसके साथ, क्षेत्र के प्रभाव में डोमेन सीमाओं को अपरिवर्तनीय रूप से स्थानांतरित कर दिया जाता है। इसका अर्थ है डोमेन की व्यवस्था के लिए ऊर्जा लागत के कारण ढांकता हुआ नुकसान की उपस्थिति।

यहां हिस्टैरिसीस लूप बनता है।

इसका क्षेत्रफल फेरोइलेक्ट्रिक में एक चक्र में खर्च की गई ऊर्जा से मेल खाता है। हानियों के कारण इसमें कोण 0, 1 की स्पर्श रेखा बनती है।

हिस्टैरिसीस लूप विभिन्न आयाम मानों पर बनाए जाते हैं। साथ में, उनकी चोटियाँ मुख्य ध्रुवीकरण वक्र बनाती हैं।

मापने के कार्य

लगभग सभी वर्गों के फेरोइलेक्ट्रिक्स का ढांकता हुआ स्थिरांक T_{K से दूर मूल्यों पर भी ठोस मूल्यों में भिन्न होता है।}

इसका माप इस प्रकार है: क्रिस्टल पर दो इलेक्ट्रोड लगाए जाते हैं। इसकी क्षमता एक चर श्रेणी में निर्धारित की जाती है।

ऊपरसंकेतक T_K पारगम्यता की एक निश्चित तापीय निर्भरता होती है। इसकी गणना क्यूरी-वीस कानून के आधार पर की जा सकती है। निम्नलिखित सूत्र यहाँ काम करता है:

ई=4पीसी / (टी-टीसी)।

इसमें C क्यूरी नियतांक है। संक्रमणकालीन मूल्यों से नीचे, यह तेजी से गिरता है।

सूत्र में अक्षर "ई" का अर्थ है गैर-रैखिकता, जो यहां शिफ्टिंग वोल्टेज के साथ काफी संकीर्ण स्पेक्ट्रम में मौजूद है। इसके और हिस्टैरिसीस के कारण, फेरोइलेक्ट्रिक की पारगम्यता और आयतन ऑपरेटिंग मोड पर निर्भर करता है।

पारगम्यता के प्रकार

एक गैर-रेखीय घटक की विभिन्न परिचालन स्थितियों के तहत सामग्री अपने गुणों को बदल देती है। निम्नलिखित प्रकार की पारगम्यता का उपयोग उन्हें चिह्नित करने के लिए किया जाता है:

1. सांख्यिकीय (ई_{स्ट)।} इसकी गणना करने के लिए, मुख्य ध्रुवीकरण वक्र का उपयोग किया जाता है: e_st =D / (e₀E)=1 + P / (ई 0_{ई) »पी / (ई}0_ई)।
2. रिवर्स (ई_पी)। एक स्थिर क्षेत्र के समानांतर प्रभाव के तहत चर रेंज में फेरोइलेक्ट्रिक के ध्रुवीकरण में बदलाव को दर्शाता है।
3. प्रभावी (ई_{एफई)।} गैर-रैखिक घटक के साथ संयोजन के रूप में जाने वाले वास्तविक वर्तमान I (गैर-साइनसॉइडल प्रकार का अर्थ है) से गणना की जाती है। इस मामले में, एक सक्रिय वोल्टेज यू और एक कोणीय आवृत्ति डब्ल्यू है। सूत्र काम करता है: e_ef ~ C_ef =I / (wU)।
4. प्रारंभिक। यह अत्यंत कमजोर स्पेक्ट्रम में निर्धारित होता है।

पाइरोइलेक्ट्रिक्स के दो मुख्य प्रकार

ये फेरोइलेक्ट्रिक्स और एंटीफेरोइलेक्ट्रिक्स हैं। उन्होंने हैबीओटी क्षेत्र हैं - डोमेन।

पहले रूप में, एक डोमेन अपने चारों ओर एक विध्रुवण क्षेत्र बनाता है।

जब बहुत सारे Domain बन जाते हैं तो वो कम हो जाते हैं। विध्रुवण की ऊर्जा भी कम हो जाती है, लेकिन क्षेत्र की दीवारों की ऊर्जा बढ़ जाती है। जब ये संकेतक एक ही क्रम में हों तो प्रक्रिया पूरी हो जाती है।

जब फेरोइलेक्ट्रिक्स बाहरी क्षेत्र में होते हैं तो एचएसई का व्यवहार क्या होता है, इसका वर्णन ऊपर किया गया था।

एंटीफेरोइलेक्ट्रिक्स - एक दूसरे के अंदर रखे कम से कम दो सबलेटिस को आत्मसात करना। प्रत्येक में, द्विध्रुव कारकों की दिशा समानांतर होती है। और उनका उभयनिष्ठ द्विध्रुव सूचकांक 0 है।

कमजोर स्पेक्ट्रा में, एंटीफेरोइलेक्ट्रिक्स एक रैखिक प्रकार के ध्रुवीकरण द्वारा प्रतिष्ठित होते हैं। लेकिन जैसे-जैसे क्षेत्र की ताकत बढ़ती है, वे फेरोइलेक्ट्रिक स्थितियों को प्राप्त कर सकते हैं। फ़ील्ड पैरामीटर 0 से E_{1 तक विकसित होते हैं।} ध्रुवीकरण रैखिक रूप से बढ़ता है। रिवर्स मूवमेंट पर, वह पहले से ही मैदान से दूर जा रही है - एक लूप प्राप्त होता है।

जब रेंज E_{2 की ताकत बनती है,} फेरोइलेक्ट्रिक अपने एंटीपोड में बदल जाता है।

फ़ील्ड वेक्टर E को बदलते समय स्थिति समान होती है। इसका मतलब है कि वक्र सममित है।

एंटीफेरोइलेक्ट्रिक, क्यूरी मार्क से अधिक, पैराइलेक्ट्रिक स्थितियों को प्राप्त करता है।

इस बिंदु पर निचले दृष्टिकोण के साथ, पारगम्यता एक निश्चित अधिकतम तक पहुंच जाती है। इसके ऊपर, यह क्यूरी-वीस सूत्र के अनुसार बदलता रहता है। हालांकि, संकेतित बिंदु पर पूर्ण पारगम्यता पैरामीटर फेरोइलेक्ट्रिक्स से कम है।

कई मामलों में, एंटीफेरोइलेक्ट्रिक्स में हैउनके एंटीपोड के समान क्रिस्टलीय संरचना। दुर्लभ स्थितियों में और समान यौगिकों के साथ, लेकिन अलग-अलग तापमान पर, दोनों पायरोइलेक्ट्रिक्स के चरण दिखाई देते हैं।

सबसे प्रसिद्ध एंटीफेरोइलेक्ट्रिक्स NaNbO हैं_3, NH₄H₂P0 4 _{आदि। उनकी संख्या सामान्य फेरोइलेक्ट्रिक्स की संख्या से कम है।}