Materiales piezoelectricos
Propiedades dieléctricas de los materiales
cerámicos
Condensador con aire entre placas
C=
Q
V
Polarización del material dieléctrico
Condensador con un materialdieléctrico
Dipolo eléctrico
V
V
Momento dipolar eléctrico:
C = ε0
A
d
C =ε
A
A
= κε 0
d
d
µ = q⋅r
(C ⋅ m)
Si N dipolos por unidad de
volumen, la polarización:Polarización del material dieléctrico (C/m2):
P = ε 0 E (κ − 1)
La razón por la que la capacidad aumenta es que el campo eléctrico E (=V/d)
polariza el dieléctrico y produce un aumento de ladensidad de carga igual a la
polarización P (=Q/A).
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P = N ⋅µ
(C / m 2 )
2
Ej: H2O, buen dieléctrico (κ=80)
(polarización por orientación)
Mecanismos de polarización
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¿Porqué el BaTiO3 tiene una κ tan alta?
Introducción a las perovskitas
Constantes dieléctricas de algunos materiales
•
Materiales con composición química: ABX3
•
Ejemplos: CaTiO3, BaTiO3,PbTiO3, PbZrO3: muy interesantes
tecnológicamente por sus propiedades dieléctricas, pyroeléctricas y
piezoeléctricas
•
La estructura de estos compuestos a alta temperatura es:
Red: CÚBICAPRIMITIVA
Base: Ba2+: (½, ½, ½);
Ti4+ (0,0,0);
O2-: (½, 0, 0); (0, ½, 0), (0, 0, ½);
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6
Ejemplo de aplicación: Perovskitas
Ejemplo de aplicación: Perovskitas
•
Los cationes máspequeños (Ti4+) ocupan sitios octaédricos [6],
mientras que los otros cationes (Ba2+) ocupan huecos dodecaédricos
[12].
•
De los cationes en posiciones
octaédricas obtenemos que:
•
De loscationes en posiciones
dodecaédricas obtenemos que:
[6]
[12]
•
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Combinando ambas ecuaciones:
r[12 ] + rO = 2 (r[ 6 ] + rO )
Es muy raro que esta ecuación se cumpla exactamente, conlo
que los cationes suelen tener bastante sitio para moverse.
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Transformaciones de fase del BaTiO3
Transformaciones de fase
• BaTiO3
Ejemplo: BaTiO3
• A elevada T, la fase estable...
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