5、介电材料在静态和交变电场中的行为

介电材料在静态和交变电场中的行为

1. 材料在静电场中的介电行为

1.1 总极化

材料的总极化是各种极化机制贡献的总和。对于多相介电材料，总极化 (P_T) 可表示为：
(P_T = P_e + P_i + P_o + P_s) …..(3.35)
对于单相介电材料，总极化 (P_T) 为：
(P_T = P_e + P_i + P_o) ….(3.36)
其中 (P_e) 是电子极化，(P_i) 是离子极化，(P_o) 是取向极化，(P_s) 是空间电荷极化。不同类型的电介质具有不同的极化机制组合：
- 极性电介质（具有离子键和永久偶极子）：具有取向、电子和离子极化机制，(P_T = P_e + P_i + P_o)。
- 离子性非极性电介质：具有电子和离子极化，(P_T = P_e + P_i)。
- 无离子键的非极性电介质（元素固体电介质 ESD）：仅表现出电子极化，(P_T = P_e)。

1.2 铁电材料

1.2.1 特性

在正常条件下，极性电介质的净偶极矩和极化通常为零。当施加外部电场时，极化随电场线性增加（(P \propto E)），电场移除后极化变为零。但某些特殊的极性电介质，即使电场移除后仍有有限的极化，这类电介质称为铁电材料。铁电材料具有以下特殊性质：
- 铁电滞后（非线性的 (P - E) 曲线）
- 自发极化
- 极化的可逆性
- 铁电居里温度

1.2.2 铁电滞后

铁电畴是理解铁电材料行为的重要概念。铁电畴是材料中的一个微观小区域，其中所有原子偶极矩