Раздел: Документация
0 ... 11 12 13 14 15 16 17 ... 60 а)  Направление спонтанной поляризации to Рис. 33. Механизм пироэлектрического эффекта: а — установившееся состояние; б — возникновение поверхностного заряда при нагреве симметрии не имеют. В последних, обладающих более выраженной анизотропией, может возникать пьезоэлектрический эффект — поляризация под действием механических напряжений. В свою очередь, 10 групп из кристаллов с пьезоэлектрическими свойствами могут поляризоваться спонтанно. Из рис. 33 видно, что если это диэлектрики, то к зарядам на поверхности «прилипают» ионы из воздуха, а если полупроводники, то поверхностный заряд нейтрализуется подвижными носителями и поляризация обычно не обнаруживается. Но если повысить температуру кристалла, молекулы десорбируют с его поверхности и поляризация кристалла проявляется в поверхностном заряде. Процесс появления поверхностного заряда можно наблюдать. Величина, характеризующая пироэлектрический эффект в веществах, называется пироэлектрической константой. Оиа описывается выражением (dD/d9)£=0, где D — электрическая индукция, а 0 — температура. Для примера приведем значения коистаит пироэлектрических веществ: титаиат бария BaTi03 — 2-Ю-4, моногидратированиый сульфат лития Li2S04-H20 — 8-Ю-5 и ниобат лития LiNb03 — 4- 10~9 Кл/(м2-К). Обычно пироэлектрические константы малы при низких температурах и вырастают с увеличением температуры. Например, в моиогидратироваииом сульфате лития при 23 К —0,40-Ю-5, при 293 К — 8 - Ю-5 и при 352 К —9,0-Ю-5 Кл/(м2-К). Среди пироэлектрических веществ интересен три-глицинсульфат (NH2CH2COOH)3-H2S04, иначе ТГС. Это вещество с большой пироэлектрической константой, равной 3,5-Ю-4 Кл/(м2-К), можно использовать Поглощающая пластина Пироэлектрическое вещество Инфракрасное окно Электромагнитные волны  Держатель К регистрирующему прибору Электроды Теплоизолирующая пластина Рис. 34. Пироэлектрический датчик как рабочее тело в описанном ниже приборе. Однако плохо, что точка Кюри чистого ТГС — 322 К, а при более высоких температурах исчезает спонтанная поляризация. Но если добавить в ТГС несколько процентов аминокислоты L-аланина, то асимметрия кристалла увеличивается, а модуль вектора спонтанной поляризации уменьшается незначительно. Среди пироэлектрических приборов привлекает внимание детектор электромагнитных волн. Его конструкция показана на рис. 34. На теплоизолирующей пластине установлен электрод, на нем слой пироэлектрического вещества, еще одни электрод, и на ием пластинка из вещества, поглощающего электромагнитные волиы. Под действием электромагнитных волн эта пластинка нагревается и пироэлектрик поляризуется. Изменение поляризации фиксируется в виде электрического сигнала. Достоинства такого прибора: время нагрева рабочего элемента меньше, чем у других тепловых приборов, широкий диапазон частот детектирования; не требуется напряжения смещения. В этом приборе используют такие пироэлектрики, как ТГС и подобные ему соединения. Что такое полупроводниковое соединение? Полупроводниковое соединение — это соединение двух и более элементов, имеющее характерные полупроводниковые свойства. Как правило, это соединения типа AmBv, такие, как GaAs, InP,  ПЬШЫТЬ Vb Ylb  0© Рнс. 35. Химические элементы полупроводниковых соединений состоящие из элементов второй подгруппы III и V групп периодической системы, типа A"BVI, такие, как ZnS, CdSe, состоящие из элементов второй подгруппы II и VI групп периодической системы, а также типа AIVBIV, когда оба элемента принадлежат второй подгруппе IV группы, например SiC (рис. 35). Соединения типа AmBv имеют кристаллическую структуру цинкового блеска, а среди других преобладает структура вюрцита. Структура цинкового блеска — правильный тетраэдр. В кристаллическом двухатомном полупроводнике атомы двух видов чередуются в узлах решетки и один атом соединен с четырьмя атомами другого вида. А в аморфных полупроводниковых соединениях атомы соединены друг с другом по-разному и могут даже занимать подходящие по размеру промежутки решетки. Атомы полупроводниковых элементов IV группы образуют ковалентную связь, а в полупроводниковых соединениях атомов из разных групп возникает связь, имеющая сильный ионный характер, из-за различного числа электронов во внешней оболочке, причем в AmBv иоииый характер связи сильнее, чем в A"BIV. У каждого типа полупроводниковых соединений с ростом молярной массы (вниз по периодической системе) растет размер атомов, а в результате увеличивается постоянная решетки, уменьшается энергия связи и растет ширина запрещенной зоны (рнс. 36). Но и при одинаковой молярной массе элементов в A"BV и A"BIV из-за усиления ионного характера связи растет ее энергия, увеличивается температура плавления вещества и ширина запрещенной зоны. 0 ... 11 12 13 14 15 16 17 ... 60
|
