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FERROELECTRICIDAD
GRUPO:
 IRINA RUEDA FRAILE
 ELENA SÁNCHEZ LIÑÁN
 Mª ÁNGELES SOBRINO BUENO
ÍNDICE
1. Dipolos y comportamiento de campo eléctrico externo.
2. Tipos de orientación de los dipolos.
3. Definición de ferroelectricidad.
 Ciclo de histérisis.
 Ferroelectricidad frente a temperatura (temperatura
de Curie).
4. Aplicaciones.
5. Bibliografía.
1. DIPOLOS Y COMPORTAMIENTO DE
CAMPO ELÉCTRICO EXTERNO.
- Los dipolos: son átomos ó grupos de átomos en los que el centro de
masa de las cargas positivas y de las cargas negativas estan separadas
uno respecto al otro.
- Polarización electrónica: cuando aplicamos un campo eléctrico a un
átomo, se distorsiona la nube electrónica y los electrones se concentran
por el lado del núcleo cercano al extremo positivo del campo. Por tanto,
el átomo actúa como un dipolo temporal inducido. Este efecto, que
ocurre en todos los materiales, es pequeño y temporal.
De forma teórica podemos decir, que cuando se aplica un campo eléctrico
externo los dipolos tienden a alinearse para que la energía total sea nula.
Todo esto teniendo en cuenta que la temperatura sea cero:
E = -p·Eext
Normalmente, no tenemos temperatura cero por lo que el caso anterior
sería algo teórico. En ausencia de campo eléctrico externo y con
temperatura distinta de cero los dipolos estan orientados aleatoriamente y
se encuentran vibrando, por tanto, la polarización del material es nula.
2. TIPOS DE ORIENTACIÓN DE LOS
DIPOLOS.
A) Ferroeléctricos:
Un material es ferroeléctrico cuando al aplicar un campo
eléctrico externo los dipolos se alinean en la misma dirección y sentido que el
campo eléctrico externo.
E
p
B) Dieléctrico:
Un material dieléctrico es el que tiene sus dipolos orientados en el sentido
contrario al campo eléctrico externo aplicado.
E
P
C) Antiferroeléctricos:
Cuando el material tiene los dipolos alineados con el campo eléctrico pero
con diferentes sentidos se dice que es antiferroeléctrico. Unos dirección al
campo eléctrico externo y otros en sentido contrario.
E
P
D) Sin incidencia de dipolos:
Aún aplicando el campo eléctrico externo los dipolos no se alinean en
ninguna dirección ni sentido.
E
P
3. DEFINICIÓN DE
FERROELECTRICIDAD.
- Al retirar el campo eléctrico de un material polarizado algunos de sus
dipolos formados desaparece debido al desorden térmico.
- Los materiales que retienen una polarización neta, una vez retirado el
campo eléctrico, permanecen orientados, estos materiales se conocen
como ferroeléctricos.
3.1
CICLO DE HISTÉRISIS.
- El ciclo muestra el efecto del campo eléctrico sobre la polarización y
sobre la alineación de los dipolos.
- Al aplicar un campo, observamos que los dipolos empiezan a alinearse
con dicho campo. El campo alinea a todos los diplos obteniendose la
polarización máxima (ó de saturación) “Ps”(punto 3),es decir, todos los
dipolos orientados en la misma dirección y sentido.
- Cuando se retira el campo, queda una polarización remanente
“Pr”(punto 4), debido al acoplamiento entre dipolo, el material queda
permanentemente polarizado.
- Cuando aplicamos un campo en dirección opuesta, a la anterior, algunos
dipolos permanecen en la misma dirección y sentido mientras que los
otros se invierten. Por tanto en este punto la polarización es nula, este
campo aplicado se conoce como campo coercitivo (punto 5).
- Si seguimos aumentando este campo inverso se producirá una
saturación con polarización opuesta (punto 6), igual que el punto 3 pero
de forma inversa.
- El área contenida dentro de dicho ciclo esta relacionada con la energía
necesaria para que la polarización cambie de una dirección a otra.
3.2 FERROELECTRICIDAD FRENTE A
TEMPERATURA (temperatura de Curie)
- Explicación de la gráfica:
Efecto de la temperatura sobre la constante dieléctrica.
- Por encima de la temperatura de Curie crítica, el comportamiento
dieléctrico y el comportamiento ferroeléctrico se pierden, donde el
comportamiento térmico se impone frente al campo eléctrico
aplicado, es decir, los dipolos se encuentran desordenados sin
dirección y sentido.
- Por debajo de dicha temperatura el comportamiento eléctrico
predomina frente al comportamiento térmico, es decir, los dipolos
tienden alinearse en la misma dirección y sentido, se ordenan.
-
4. APLICACIONES
- Fabricación de condensadores
- Detectores de infrarrojo.
- Generación y detección de ultrasonidos.