TÍNH CHẤT ĐIỆN CỦA TINH THỂ VÀ ỨNG DỤNG

LOGO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
KHOA VẬT LÝ-VẬT LÝ KỸ THUẬT
BỘ MÔN VẬT LÝ CHẤT RẮN
TÍNH CHẤT ĐIỆN CỦA TINH THỂ
VÀ ỨNG DỤNG
GVHD: ThS VŨ THỊ PHÁT MINH
TỔNG QUAN
I. TÍNH ÁP ĐIỆN VÀ CÁC ỨNG DỤNG.

1. TÍNH ÁP ĐIỆN (PIEZOELECTRICITY).

2. VẬT LIỆU ĐẶC TRƯNG.

3. ỨNG DỤNG.
II. TÍNH HỎA ĐIỆN VÀ ỨNG DỤNG.

1. TÍNH HỎA ĐIỆN(PYROELECTRICITY).

2. VẬT LIỆU ĐẶC TRƯNG.

3. ỨNG DỤNG.
III. TÍNH SẮT TỪ VÀ ỨNG DỤNG.

1. TÍNH SẮT TỪ (FERROELECTRICITY).

2. VẬT LIỆU ĐẶC TRƯNG.

3. ỨNG DỤNG
I TÍNH ÁP ĐIỆN VÀ CÁC ỨNG DỤNG


I TÍNH ÁP ĐIỆN
1. KHÁI NIỆM
.
Dưới tác dụng của một lực , một
tinh thể chất điện môi sẽ phát sinh các
điện cực, tương tự như hiện tượng
phân cực cực điện môi.
Clip
I TÍNH ÁP ĐIỆN VÀ ỨNG DỤNG
2.Đặc điểm:

Khi ta đổi dấu của lực tác dụng thì
điện tích trên 2 mặt giới hạn cũng đổi
dấu.
I TÍNH ÁP ĐIỆN VÀ ỨNG DỤNG

Áp điện nghịch:
Nếu đặt vào 2 mặt của tinh thể một
hiệu điện thế thì tinh thể sẽ bị nén hoặc
giãn.
Clip converse piezoelectric

Những tinh thể có chứa tâm đối xứng
không thể là vật liêu áp điện.

Những tinh thể có chứa cả liên kết ion
và liên kết cộng hóa trị là những vật
liệu áp điện mạnh (Như ZnS).
I TÍNH ÁP ĐIỆN VÀ ỨNG DỤNG
The piezoelectricity depends on:

1. Orientation of polarization with in
the crystal.
3. Symmetry of crystals.
2. Với những tinh thể có tính đối xứng không cao. Khi tác dụng lực vào
tinh thể sự tiêu tán lực theo các phương khác nhau thi khác nhau->
điện áp khác nhau
3.Strength of applied mechanical or
heat stress.

2. Một số vật liêu đặc trưng:

PZT

Thạch anh

Tuamalin

KDP
I TÍNH ÁP ĐIỆN VÀ ỨNG DỤNG

2. Ứng dụng:

Đánh lửa trong bếp gas, quẹt gas:
Clip

Tạo ra điện từ đường xá:
Clip

Đi bộ tạo ra điện:
I TÍNH ÁP ĐIỆN VÀ ỨNG DỤNG


Đường xá tạo ra điện:
I TÍNH ÁP ĐIỆN VÀ ỨNG DỤNG

Chuột không điện (giải tư)
Chuột máy tính của Adele Peters không
dùng điện và không dây. Các thành phần áp
điện trong vỏ chuột làm từ nút bần tái chế
tạo ra điện từ chính chuyển động của nó,
phím cuộn và các cú nhắp chuột. Điện được
dùng để “nuôi” kết nối không dây tới máy
tính.
I TÍNH ÁP ĐIỆN VÀ ỨNG DỤNG

Laptop được sạc pin khi đánh máy

Chế tạo biến tử thăm dò khyết tật:
II TÍNH HỎA ĐIỆN

1. Khái niệm
Là khả năng dẫn điện của một tinh thể
không dẫn điện khi chịu tác dụng của
nhiệt độ.
Vd: Khi nung nóng tinh thể Tuamalin
hình trụ thì 2 đầu của nó sẽ tích điện
trái dấu. Các điện cực sẽ đổi dấu cho
nhau nếu ta làm lạnh.

2. Một số vật liệu đặc trưng: Tuamalin,
BST(Ba0.65Sr0.35TiO3),

PMN-PT(0.75Pb(Mg1/3-Nb2/3)O3-
0.25PbTiO3)
II TÍNH HỎA ĐIỆN
2.Đặc điểm

Hiệu ứng này chỉ phát sinh theo
những phương nhất định. Đó là những
phương trùng với phương đơn.

Khi phát sinh hiệu ứng này có kèm
theo sự giãn nở thể tích, nên có thể
xem đây là trường hợp đặc biệt của
hiệu ứng áp điện.
II TÍNH HỎA ĐIỆN

Ứng dụng:

Dùng vật liệu pyroelectric làm cảm
biến nhiệt.

Hệ thống bật tắt đèn thông minh.

Infared image sensor: Chế tạo cảm
biến nhiệt trong camera hồng ngoại.
Clip Infared sensor

Heat sensor
Clip

Sonsor báo cháy.

III TÍNH SẮT ĐIỆN VÀ ỨNG DỤNG

1. Định nghĩa: Đó là tính phân cực tự
phát của vật liệu ngay khi vắng mặt
của từ trường ngoài. Tương tự như
tính sắt từ ở vật liệu có từ tính vĩnh
cửu.
VD: Tinh thể BaTiO3
Expain
2. Vật liệu đặc trưng:BaTiO3, PZT, PMN,
NaNO2
BiFeO3 , PbZrO3.
III TÍNH SẮT ĐIỆN VÀ ỨNG DỤNG

Đặc điểm:

Khi nung nóng tinh thể lên trên
nhiệt độ Curie của nó thì các nguyên
tử sẽ trở về đúng vị trị đối xứng trong
ô cơ sở, tính sắt điện biến mất.

Các chất sắt điện có hằng số điện môi
cực kì cao ở tần số điện trường thấp.

Vd: Ở nhiệt độ phòng hằng số điện
môi của BaTiO3 là 5000.
III TÍNH SẮT ĐIỆN VÀ ỨNG DỤNG

Ứng dụng:


Tụ điện: Do các chất sắt điện có hằng
số điện môi cao, do đó các tụ điện làm
bằng vật liệu sắt điện có kích thước
nhỏ.
C = ε0 x εr x A/L
d: Khoảng cách giữa hai bạn tụ điện.
ε0 : hằng số điện môi tuyệt đối.
εr : hằng số điện môi.(phụ thuộc vật
liệu)
A: diện tích bề mặt bản tụ điện.
L: khoảng cách giữa 2 bản tụ
III TÍNH SẮT ĐIỆN VÀ ỨNG DỤNG

Thermistor: Được lắp trong các thiết
bị như: motor, đế tản nhiệt CPU…khi
nhiệt độ quá cao thiết bị sẽ tự đông
ngừng hoạt động.
Thermistor
III TÍNH SẮT ĐIỆN VÀ ỨNG DỤNG

Chế tạo FERAM
FeRAM là loại bộ nhớ mới khả năng
duy trì dữ liệu khi mất điện giống như
các chip nhớ flash dùng trong ĐTDĐ,
máy ảnh,… tuy nhiên tốc độ đọc/ghi
khá cao đạt 1,6GB/giây, không bị mất
dữ liệu khi mất điện, tiết kiệm năng
lượng.
The end