FERRO-ÉLECTRICITÉ

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Propriétés électriques

La polarisation spontanée Ps des cristaux ferro-électriques varie avec la température et s'annule à la température de transition. Si la variation de Ps est discontinue à chaque changement de phase, et en particulier pour le dernier, les transformations sont dites du premier ordre. Si cette variation est continue, même au voisinage de la température de transition, la transformation est dite du deuxième ordre.

Titanate de baryum

Titanate de baryum

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Variation de la polarisation spontanée avec la température pour le titanate de baryum (d'après F. Jona et G. Shirane, 1962). 

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Phosphate diacide de potassium

Phosphate diacide de potassium

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Variation de la polarisation spontanée avec la température pour le phosphate diacide de potassium (d'après F. Jona et G. Shirane, 1962). 

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Sous l'action d'un champ électrique E de même sens que Ps, la polarisation P du matériau augmente. Elle diminue dans le cas contraire et peut même changer de signe. Une étude systématique de la polarisation sous champ électrique alternatif peut être faite à l'aide du montage de Sawyer et Tower et on obtient directement sur un oscillographe la courbe P = (E). Les matériaux ferro-électriques sont caractérisés par un cycle d'hystérésis.

La partie réelle de la constante diélectrique ε′ d'un cristal ferro-électrique est très grande au voisinage de la température de transition ; il en est de même de la partie imaginaire ε″, donc des pertes.

Pour un cristal parfait monodomaine, on obtient une variation de χ = 1/ε, avec T qui est représentée sur la figure (3a pour une transformation du premier ordre et 3b pour une transformation du deuxième ordre).

Variation de1/e avec T

Variation de1/e avec T

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Variation de1/e avec T (d'après F. Jona et G. Shirane, 1962) 

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Dans le domaine para-électrique, pour une température supérieure à la température de transition T0, ε suit la loi expérimentale de Curie-Weiss : ε = C/(T − TC), où C est la constante de Curie et TC la température de Curie.

Les variations de ε′ avec la fréquence montrent une dispersion en basse fréquence (105 hertz), en haute fréquence (109 hertz) et dans le domaine infrarouge. Parallèlement, on observe un maximum de pertes dans ces trois régions. Celles-ci semblent liées respectivement aux mouvements des défauts, des murs de domaines et du réseau cristallin (mode mou ou ferro-électrique).


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Titanate de baryum

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Pour citer l’article

Lucien GODEFROY, « FERRO-ÉLECTRICITÉ », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 05 juillet 2020. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/ferro-electricite/