ফেরোইলেকট্রিক্স হল ধারণা, সংজ্ঞা, বৈশিষ্ট্য এবং প্রয়োগ

2024 লেখক: Angel Austin | [email protected]. সর্বশেষ পরিবর্তিত: 2023-12-17 05:18

ফেরোইলেক্ট্রিক হল স্বতঃস্ফূর্ত বৈদ্যুতিক মেরুকরণ (SEP) সহ উপাদান। উপযুক্ত পরামিতি এবং দিকনির্দেশ ভেক্টর সহ বৈদ্যুতিক পরিসর E এর প্রবর্তক হতে পারে। এই প্রক্রিয়াটিকে পুনঃপুলারাইজেশন বলা হয়। এটি অগত্যা হিস্টেরেসিস দ্বারা অনুষঙ্গী হয়।

সাধারণ বৈশিষ্ট্য

ফেরোইলেক্ট্রিকস হল এমন উপাদান যার মধ্যে রয়েছে:

1. প্রচুর অনুমতি।
2. শক্তিশালী পাইজো মডিউল।
3. লুপ।

অনেক শিল্পে ফেরোইলেকট্রিক্সের ব্যবহার করা হয়। এখানে কিছু উদাহরণ আছে:

1. রেডিও ইঞ্জিনিয়ারিং।
2. কোয়ান্টাম ইলেকট্রনিক্স।
3. মেজারিং প্রযুক্তি।
4. ইলেকট্রিক অ্যাকোস্টিক।

ফেরোইলেক্ট্রিকস হল কঠিন পদার্থ যা ধাতু নয়। তাদের অধ্যয়ন সবচেয়ে কার্যকর হয় যখন তাদের অবস্থা একক স্ফটিক হয়।

উজ্জ্বল সুনির্দিষ্ট

এই উপাদানগুলির মধ্যে মাত্র তিনটি রয়েছে:

1. রিভার্সেবল মেরুকরণ।
2. অরৈখিকতা।
3. অসাধারণ বৈশিষ্ট্য।

অনেক ফেরোইলেক্ট্রিক যখন ভিতরে থাকে তখন ফেরোইলেক্ট্রিক হওয়া বন্ধ হয়ে যায়তাপমাত্রা পরিবর্তনের অবস্থা। এই ধরনের প্যারামিটারগুলিকে T_{K বলা হয়।} পদার্থ অস্বাভাবিক আচরণ করে। তাদের অস্তরক ধ্রুবক দ্রুত বিকশিত হয় এবং কঠিন স্তরে পৌঁছায়।

শ্রেণীবিভাগ

সে বেশ জটিল। সাধারণত এর মূল দিকগুলি হল উপাদানগুলির নকশা এবং পর্যায় পরিবর্তনের সময় এটির সংস্পর্শে এসইপি গঠনের প্রযুক্তি। এখানে দুই ধরনের বিভাজন আছে:

1. একটি অফসেট হচ্ছে। ফেজ চলাচলের সময় তাদের আয়ন স্থানান্তরিত হয়।
2. অর্ডার হল বিশৃঙ্খলা। অনুরূপ অবস্থার অধীনে, প্রাথমিক পর্যায়ের ডাইপোলগুলি তাদের মধ্যে অর্ডার করা হয়৷

এই প্রজাতিরও উপ-প্রজাতি রয়েছে। উদাহরণস্বরূপ, পক্ষপাতদুষ্ট উপাদান দুটি বিভাগে পড়ে: পেরোভস্কাইটস এবং সিউডো-ইলমেনাইটস।

দ্বিতীয় প্রকারের তিনটি শ্রেণীতে বিভাজন রয়েছে:

1. পটাসিয়াম ডাইহাইড্রোজেন ফসফেটস (KDR) এবং ক্ষারীয় ধাতু (যেমন KH₂AsO₄ এবং KH_{2 PO}4 _).
2. ট্রাইগ্লাইসিন সালফেটস (THS): (NH₂CH₂COOH₃)× H ₂SO_4.
3. তরল স্ফটিক উপাদান

Perovskites

এই উপাদান দুটি ফর্ম্যাটে বিদ্যমান:

1. মনোক্রিস্টালাইন।
2. সিরামিক।

এগুলিতে একটি অক্সিজেন অক্টাহেড্রন থাকে, যার মধ্যে একটি টি আয়ন থাকে যার ভ্যালেন্স 4-5।

যখন প্যারাইলেক্ট্রিক পর্যায় ঘটে, তখন স্ফটিকগুলি একটি ঘন কাঠামো অর্জন করে। Ba এবং Cd এর মত আয়ন উপরের দিকে ঘনীভূত। এবং তাদের অক্সিজেন সমকক্ষগুলি মুখের মাঝখানে অবস্থিত। এইভাবে এটি গঠিত হয়অষ্টহেড্রন।

যখন টাইটানিয়াম আয়ন এখানে পরিবর্তন হয়, তখন SEP সঞ্চালিত হয়। এই ধরনের ফেরোইলেক্ট্রিকগুলি অনুরূপ কাঠামোর গঠনের সাথে কঠিন মিশ্রণ তৈরি করতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, PbTiO₃-PbZrO₃ । এর ফলে ভেরিকোন্ডা, পাইজো অ্যাকচুয়েটর, পোজিস্টর ইত্যাদি ডিভাইসের জন্য উপযুক্ত বৈশিষ্ট্য সহ সিরামিক তৈরি হয়।

Pseudo-ilmenites

এগুলি রম্বোহেড্রাল কনফিগারেশনে ভিন্ন। তাদের উজ্জ্বল নির্দিষ্টতা উচ্চ কুরি তাপমাত্রা সূচক।

এগুলিও স্ফটিক। একটি নিয়ম হিসাবে, তারা উপরের বড় তরঙ্গ উপর শাব্দ প্রক্রিয়া ব্যবহার করা হয়। নিম্নলিখিত ডিভাইসগুলি তাদের উপস্থিতি দ্বারা চিহ্নিত করা হয়:

- অনুরণনকারী;

- ফিল্টার সহ ফিল্টার;

- উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সি অ্যাকোস্টো-অপটিক মডুলেটর;

- পাইরো রিসিভার।

এগুলি ইলেকট্রনিক এবং অপটিক্যাল নন-লিনিয়ার ডিভাইসেও চালু করা হয়েছে৷

KDR এবং TGS

প্রথম মনোনীত শ্রেণীর ফেরোইলেক্ট্রিকগুলির একটি কাঠামো রয়েছে যা হাইড্রোজেন পরিচিতিতে প্রোটনকে সাজিয়ে রাখে। SEP ঘটে যখন সমস্ত প্রোটন ক্রমানুসারে থাকে।

এই বিভাগের উপাদানগুলি নন-লিনিয়ার অপটিক্যাল ডিভাইস এবং বৈদ্যুতিক অপটিক্সে ব্যবহৃত হয়।

দ্বিতীয় ক্যাটাগরির ফেরোইলেক্ট্রিকসে, প্রোটন একইভাবে সাজানো হয়, গ্লাইসিন অণুর কাছে শুধুমাত্র ডাইপোল তৈরি হয়।

এই গ্রুপের উপাদানগুলি সীমিত পরিমাণে ব্যবহৃত হয়। সাধারণত এগুলোতে পাইরো রিসিভার থাকে।

লিকুইড ক্রিস্টাল ভিউ

এগুলি ক্রমানুসারে সাজানো মেরু অণুর উপস্থিতি দ্বারা চিহ্নিত করা হয়।এখানে, ফেরোইলেকট্রিক্সের প্রধান বৈশিষ্ট্যগুলি স্পষ্টভাবে প্রকাশিত হয়েছে৷

তাদের অপটিক্যাল গুণাবলী তাপমাত্রা এবং বাইরের বৈদ্যুতিক বর্ণালীর ভেক্টর দ্বারা প্রভাবিত হয়।

এই বিষয়গুলির উপর ভিত্তি করে, এই ধরণের ফেরোইলেকট্রিক্সের ব্যবহার অপটিক্যাল সেন্সর, মনিটর, ব্যানার ইত্যাদিতে প্রয়োগ করা হয়।

দুটি শ্রেণীর মধ্যে পার্থক্য

ফেরোইলেকট্রিক্স হল আয়ন বা ডাইপোল সহ গঠন। তাদের বৈশিষ্ট্যের মধ্যে উল্লেখযোগ্য পার্থক্য রয়েছে। সুতরাং, প্রথম উপাদানগুলি জলে দ্রবীভূত হয় না, তবে তাদের শক্তিশালী যান্ত্রিক শক্তি রয়েছে। এগুলি সহজেই পলিক্রিস্টাল ফর্ম্যাটে গঠিত হয় তবে সিরামিক সিস্টেমটি পরিচালিত হয়৷

পরেরটি সহজেই জলে দ্রবীভূত হয় এবং নগণ্য শক্তি রাখে। তারা জলীয় রচনাগুলি থেকে কঠিন পরামিতিগুলির একক স্ফটিক গঠনের অনুমতি দেয়৷

ডোমেন

ফেরোইলেকট্রিক্সের বেশিরভাগ বৈশিষ্ট্য ডোমেনের উপর নির্ভর করে। সুতরাং, স্যুইচিং বর্তমান পরামিতি তাদের আচরণের সাথে ঘনিষ্ঠভাবে সম্পর্কিত। এগুলি একক স্ফটিক এবং সিরামিক উভয় ক্ষেত্রেই পাওয়া যায়৷

ফেরোইলেক্ট্রিকসের ডোমেইন কাঠামো ম্যাক্রোস্কোপিক মাত্রার একটি সেক্টর। এতে, নির্বিচারে মেরুকরণের ভেক্টরের কোন অমিল নেই। এবং প্রতিবেশী সেক্টরে অনুরূপ ভেক্টর থেকে শুধুমাত্র পার্থক্য রয়েছে৷

ডোমেনগুলি পৃথক দেয়াল যা একটি একক স্ফটিকের অভ্যন্তরীণ স্থানে স্থানান্তর করতে পারে। এই ক্ষেত্রে, কিছু বৃদ্ধি এবং অন্যান্য ডোমেইন একটি হ্রাস আছে. যখন একটি পুনঃপুলারাইজেশন হয়, তখন দেয়ালের স্থানচ্যুতি বা অনুরূপ প্রক্রিয়ার কারণে সেক্টরগুলি বিকাশ লাভ করে।

ফেরোইলেক্ট্রিকের বৈদ্যুতিক বৈশিষ্ট্য,যেগুলি একক স্ফটিক, স্ফটিক জালির প্রতিসাম্যের উপর ভিত্তি করে গঠিত হয়৷

সর্বাধিক লাভজনক শক্তি কাঠামোটি বৈশিষ্ট্যযুক্ত যে এতে ডোমেনের সীমানা বৈদ্যুতিকভাবে নিরপেক্ষ। এইভাবে, পোলারাইজেশন ভেক্টর একটি নির্দিষ্ট ডোমেনের সীমানায় অভিক্ষিপ্ত হয় এবং এর দৈর্ঘ্যের সমান। একই সময়ে, এটি নিকটতম ডোমেনের দিক থেকে অভিন্ন ভেক্টরের বিপরীত দিকে।

ফলে, ডোমেনের বৈদ্যুতিক পরামিতিগুলি হেড-টেইল স্কিমের ভিত্তিতে গঠিত হয়। ডোমেনের রৈখিক মান নির্ধারণ করা হয়। তারা 10^-4-10^-1 দেখুন

মেরুকরণ

বাহ্যিক বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের কারণে, ডোমেনের বৈদ্যুতিক ক্রিয়াগুলির ভেক্টর পরিবর্তিত হয়। এইভাবে, ফেরোইলেকট্রিক্সের একটি শক্তিশালী মেরুকরণ দেখা দেয়। ফলস্বরূপ, অস্তরক ধ্রুবক বিশাল মান ছুঁয়েছে৷

ডোমেনগুলির মেরুকরণ তাদের সীমানা পরিবর্তনের কারণে তাদের উত্স এবং বিকাশ দ্বারা ব্যাখ্যা করা হয়৷

ফেরোইলেকট্রিক্সের নির্দেশিত কাঠামো বহিরাগত ক্ষেত্রের ভোল্টেজের ডিগ্রীর উপর তাদের আনয়নের একটি পরোক্ষ নির্ভরতা ঘটায়। যখন এটি দুর্বল হয়, তখন সেক্টরগুলির মধ্যে সম্পর্ক রৈখিক হয়। একটি বিভাগ উপস্থিত হয় যেখানে ডোমেনের সীমাগুলি একটি বিপরীত নীতি অনুসারে স্থানান্তরিত হয়৷

শক্তিশালী ক্ষেত্রের অঞ্চলে, এই জাতীয় প্রক্রিয়া অপরিবর্তনীয়। একই সময়ে, যে সেক্টরগুলির জন্য SEP ভেক্টর ফিল্ড ভেক্টরের সাথে সর্বনিম্ন কোণ গঠন করে তা বৃদ্ধি পায়। এবং একটি নির্দিষ্ট টেনশনে, সমস্ত ডোমেন ঠিক ক্ষেত্র বরাবর লাইন আপ করে। প্রযুক্তিগত স্যাচুরেশন তৈরি হচ্ছে৷

এই ধরনের অবস্থার অধীনে, যখন উত্তেজনা শূন্যে কমে যায়, তখন আবেশের কোন অনুরূপ বিপরীত হয় না। সেঅবশিষ্ট D_r পায়। যদি এটি বিপরীত চার্জ সহ একটি ক্ষেত্র দ্বারা প্রভাবিত হয় তবে এটি দ্রুত হ্রাস পাবে এবং এর ভেক্টর পরিবর্তন করবে।

পরবর্তী উত্তেজনার বিকাশ আবার প্রযুক্তিগত স্যাচুরেশনের দিকে নিয়ে যায়। এইভাবে, বিভিন্ন বর্ণালীতে পোলারাইজেশন রিভার্সালের উপর ফেরোইলেক্ট্রিকের নির্ভরতা চিহ্নিত করা হয়। এই প্রক্রিয়ার সমান্তরালে, হিস্টেরেসিস ঘটে।

E_{r পরিসরের তীব্রতা,} যা শূন্য মানের মধ্য দিয়ে অনুসরন করে, তা হল জবরদস্তিমূলক বল৷

হিস্টেরেসিস প্রক্রিয়া

এটির সাথে, ক্ষেত্রের প্রভাবে ডোমেনের সীমানা অপরিবর্তনীয়ভাবে স্থানান্তরিত হয়। এর অর্থ হল ডোমেইনগুলির বিন্যাসের জন্য শক্তি খরচের কারণে অস্তরক ক্ষতির উপস্থিতি৷

এখানে হিস্টেরেসিস লুপ তৈরি হয়।

এর ক্ষেত্রফল একটি চক্রে ফেরোইলেক্ট্রিকে ব্যয় করা শক্তির সাথে মিলে যায়। ক্ষতির কারণে, এটিতে 0, 1 কোণের স্পর্শক তৈরি হয়।

Hysteresis loops বিভিন্ন প্রশস্ততা মান তৈরি করা হয়. একসাথে, তাদের শিখরগুলি প্রধান মেরুকরণ বক্ররেখা তৈরি করে৷

পরিমাপ ক্রিয়াকলাপ

প্রায় সব শ্রেণীর ফেরোইলেকট্রিকের ডাইলেক্ট্রিক ধ্রুবক T_{K থেকে অনেক দূরের মানেও কঠিন মানের মধ্যে পার্থক্য করে।}

এর পরিমাপ নিম্নরূপ: দুটি ইলেক্ট্রোড স্ফটিকের উপর প্রয়োগ করা হয়। এর ক্ষমতা পরিবর্তনশীল পরিসরে নির্ধারিত হয়।

উপরেসূচক T_K ব্যপ্তিযোগ্যতার একটি নির্দিষ্ট তাপ নির্ভরতা রয়েছে। এটি কুরি-ওয়েইস আইনের ভিত্তিতে গণনা করা যেতে পারে। নিম্নলিখিত সূত্র এখানে কাজ করে:

e=4pC / (T-Tc)।

এতে, C হল কুরি ধ্রুবক। ট্রানজিশনাল মানের নিচে, এটি দ্রুত পড়ে।

সূত্রে "e" অক্ষরটির অর্থ অ-রৈখিকতা, যা এখানে একটি স্থানান্তরিত ভোল্টেজ সহ একটি মোটামুটি সংকীর্ণ বর্ণালীতে উপস্থিত রয়েছে। এটি এবং হিস্টেরেসিসের কারণে, ফেরোইলেক্ট্রিকের ব্যাপ্তিযোগ্যতা এবং আয়তন অপারেটিং মোডের উপর নির্ভর করে।

ব্যপ্তিযোগ্যতার প্রকার

একটি নন-লিনিয়ার উপাদানের বিভিন্ন অপারেটিং অবস্থার অধীনে উপাদান তার গুণাবলী পরিবর্তন করে। নিম্নলিখিত ধরনের ব্যাপ্তিযোগ্যতা তাদের বৈশিষ্ট্যের জন্য ব্যবহার করা হয়:

1. পরিসংখ্যানগত (ই_ম)। এটি গণনা করতে, প্রধান মেরুকরণ বক্ররেখা ব্যবহার করা হয়: e_st =D / (e₀E)=1 + P / (e₀E) » P / (e₀E)।
2. বিপরীত (e_p)। একটি স্থিতিশীল ক্ষেত্রের সমান্তরাল প্রভাবের অধীনে পরিবর্তনশীল পরিসরে ফেরোইলেক্ট্রিকের মেরুকরণের একটি পরিবর্তনকে বোঝায়৷
3. কার্যকর (e_ef)। অরৈখিক উপাদানের সাথে একত্রে প্রকৃত বর্তমান I (নন-sinusoidal প্রকার বোঝায়) থেকে গণনা করা হয়েছে। এই ক্ষেত্রে, একটি সক্রিয় ভোল্টেজ U এবং একটি কৌণিক কম্পাঙ্ক w আছে। সূত্র কাজ করে: e_ef ~ C_ef =I / (wU)।
4. প্রাথমিক। এটি অত্যন্ত দুর্বল বর্ণালীতে নির্ধারিত হয়৷

দুই ধরনের পাইরোইলেক্ট্রিকস

এগুলি ফেরোইলেকট্রিক্স এবং অ্যান্টিফেরোইলেক্ট্রিক। তাদের আছেবিওটি সেক্টর আছে - ডোমেইন।

প্রথম আকারে, একটি ডোমেন নিজের চারপাশে একটি বিধ্বংসী গোলক গঠন করে।

যখন অনেক ডোমেইন তৈরি হয়, তখন তা কমে যায়। ডিপোলারাইজেশনের শক্তিও হ্রাস পায়, তবে সেক্টর দেয়ালের শক্তি বৃদ্ধি পায়। এই সূচকগুলি একই ক্রমে থাকলে প্রক্রিয়াটি সম্পন্ন হয়৷

ফেরোইলেক্ট্রিকগুলি বাইরের গোলকের মধ্যে থাকলে HSE-এর আচরণ কী, উপরে বর্ণিত হয়েছে৷

অ্যান্টিফেরোইলেক্ট্রিকস - একে অপরের ভিতরে স্থাপন করা কমপক্ষে দুটি সাবলাটিসের আত্তীকরণ। প্রতিটিতে, ডাইপোল ফ্যাক্টরগুলির দিকটি সমান্তরাল। এবং তাদের সাধারণ ডাইপোল সূচক হল 0.

দুর্বল বর্ণালীতে, অ্যান্টিফেরোইলেক্ট্রিকগুলি একটি রৈখিক ধরণের মেরুকরণ দ্বারা আলাদা করা হয়। কিন্তু ক্ষেত্রের শক্তি বাড়ার সাথে সাথে তারা ফেরোইলেকট্রিক অবস্থা অর্জন করতে পারে। ক্ষেত্রের পরামিতিগুলি 0 থেকে E_{1 পর্যন্ত বিকশিত হয়৷} মেরুকরণ রৈখিকভাবে বৃদ্ধি পায়। বিপরীত আন্দোলনে, তিনি ইতিমধ্যে মাঠ থেকে সরে যাচ্ছেন - একটি লুপ পাওয়া গেছে।

যখন পরিসরের শক্তি E_{2 তৈরি হয়,} ফেরোইলেকট্রিককে তার অ্যান্টিপোডে রূপান্তরিত করা হয়।

ক্ষেত্র ভেক্টর E পরিবর্তন করার সময়, পরিস্থিতি অভিন্ন। এর মানে বক্ররেখা প্রতিসম৷

অ্যান্টিফেরোইলেক্ট্রিক, কুরি চিহ্ন অতিক্রম করে, প্যারাইলেক্ট্রিক অবস্থা অর্জন করে।

এই বিন্দুতে নিম্ন পদ্ধতির সাথে, ব্যাপ্তিযোগ্যতা একটি নির্দিষ্ট সর্বোচ্চে পৌঁছায়। এটির উপরে, এটি কুরি-ওয়েইস সূত্র অনুসারে পরিবর্তিত হয়। যাইহোক, নির্দেশিত বিন্দুতে নিখুঁত ব্যাপ্তিযোগ্যতা পরামিতি ফেরোইলেক্ট্রিকের তুলনায় নিকৃষ্ট।

অনেক ক্ষেত্রে, অ্যান্টিফেরোইলেকট্রিক্স আছেতাদের অ্যান্টিপোডের অনুরূপ স্ফটিক কাঠামো। বিরল পরিস্থিতিতে এবং অভিন্ন যৌগগুলির সাথে, কিন্তু বিভিন্ন তাপমাত্রায়, উভয় পাইরোইলেক্ট্রিকের পর্যায়গুলি উপস্থিত হয়৷

সবচেয়ে বিখ্যাত অ্যান্টিফেরোইলেকট্রিক হল NaNbO_3, NH₄H_{2P0 4} ইত্যাদি। তাদের সংখ্যা সাধারণ ফেরোইলেক্ট্রিকের সংখ্যা থেকে নিকৃষ্ট।