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About Ferroelectrics (強誘電体)
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強誘電体とは
P-E特性が、ヒステリシスループ(hysteresis loop: 履歴曲線)を描くこと。
自発分極(spontaneous polarization)をもつこと。
図1.ヒステリシス曲線
一般的に誘電体では分極と電界の強さの間には比例関係が成り立つが、この
関係が成り立たず、ヒステリシス曲線(hysteresis curve)を示す物質のこ
とを云う。
強誘電体試料に外部電界Eを加えて、その強度を増すと図の0ABの曲線に沿っ
て分極が急に増し最後に飽和の傾向が示される。その後、電界を減少させて
0としても分極は0とはならずPrの値だけ残る。ここでPrは残留分極(remnant
polarization)と呼ばれるが、残留分極の存在はこの種の誘電体が自発分極
(spontaneous po;arization)を持っていることを示している。直線部分BC
を延長して得られるPsが自発分極である。電界を逆向きにしていくと、Ecの
大きさで残留分極が0になる。このEcは抗電力(coercive force)と呼ばれる。
このヒステリシス曲線は Sawyer-Tower circuit により観測できる。オシロ
スコープの横軸は試料Cxの電界Eを、縦軸は分極Pを表している。Cxにに普通
の誘電体を入れた場合は、直線の軌跡を観測でき、強誘電体を入れた場合は
ヒステリシス曲線が観測される。
図2.Sawyer-Tower circuit
誘電体(dielectric)
一般的に絶縁材料の抵抗率は、その用途にもよるが1012[Ωp]付
近からである。コンデンサの誘電材料として用いられるものは、比誘電率の
大きなものである。絶縁体に電界をかけたとき、自由電子が無いため電流で
ある電荷の移動は起こらないが、構成している原子核や電子がわずかに元の
位置から変位し電気双極子(electric dipole)を生じる。この現象を分極
(polarization)と呼び、電界によって絶縁体の表面に電荷が静電誘導され
ることから絶縁体を誘電体と言う。
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