FERROELEKTRIZITÄT

Ferro|elektrizität,

 

Sammelbezeichnung für elektrische Erscheinungen, die bei gewissen pyroelektrischen Substanzen, den Ferroelektrika, auftreten. Wegen ihrer polaren Struktur zeigen diese pyroelektrischen Kristalle spontane elektrische Polarisation, d. h., sie sind bereits ohne ein angelegtes elektrisches Feld polarisiert. Ein Ferroelektrikum (z. B. Bariumtitanat) ist außerdem dadurch gekennzeichnet, dass die Richtung der spontanen Polarisation durch ein genügend starkes elektrisches Feld in die Gegenrichtung umgeklappt werden kann. Die phänomenologische makroskopische Beschreibung der Ferroelektrizität steht in Analogie zu der des Ferromagnetismus; es treten Domänen (Bereiche mit homogener Polarisation) auf.Beim Erhöhen der elektrischen Feldstärke wächst die Polarisation nur bis zu einem bestimmten Wert (ferroelektrische Sättigung); die Polarisation durchläuft in Abhängigkeit von der elektrischen Feldstärke eine Hysteresekurve. Beim Überschreiten der ferroelektrischen Curie-Temperatur (z. B. bei Bariumtitanat 120 ºC) bricht die spontane Polarisation zusammen, die Substanz verhält sich nicht mehr ferroelektrisch, sondern wie ein unpolarer Kristall. Diese Phase wird analog zum Ferromagnetismus paraelektrisch oder parelektrisch genannt. Atomistisch wird die spontane Polarisation durch spontane Ionenverschiebung im Kristallgitter verursacht. - Die Ferroelektrizität wurde früher als Seignette-Elektrizität bezeichnet, da sie am Seignettesalz (Kaliumnatriumtartrat) entdeckt wurde, das zwei Curie-Temperaturen aufweist, zwischen denen es polar ist.

 

Die Permittivitätszahl ε_r kann bei den Ferroelektrika (analog der Permeabilitätszahl bei den Ferromagnetika) sehr hohe Werte annehmen (bis einige Zehntausend); daher werden sie als Dielektrika in Kondensatoren verwendet. Wegen der permanenten Polarisierbarkeit sind sie auch als Elektrete geeignet. Da sie außerdem den piezoelektrischen Effekt zeigen, werden sie auch als elektroakustische Wandler benutzt.