ferroelectricidad y piezoelectricidad
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FERROELECTRICIDAD Y PIEZOELECTRICIDAD
CÉSAR GORDILLO TOUS
HERMAN HERNÁNDEZ RODRÍGUEZ
• FERROELECTRICIDAD
La ferroelectricidad es una propiedad de cierto material de tener un polarización eléctrica espontanea, esta puede ser revertida por la aplicación de un campo eléctrico. También es la capacidad de retener información en su estructura cristalina, sin necesidad de tener una fuente de energía. Un material ferroelectrico, en su estructura interna, está organizado en dominios. Estos son regiones en las cuales los dipolos se alinean en un solo sentido. (Ver Ilustración 1)
Ilustración 1
Al aplicarle un campo eléctrico externo al material, este presenta una evolución que depende no solo del campo eléctrico aplicado, sino que también depende del estado anterior del material, a este fenómeno se le conoce como histéresis (Ver Ilustración 2).
Ilustración 2
Los pasos de la histéresis son:
1. Los dominios y los Dipolos están distribuidos al azar de forma tal que el dipolo total es nulo.
2. Los dipolos intentan orientarse en dirección del campo3. La polarización ha alcanzado el nivel de saturación y los dominios adquieren la misma
orientación.4. El material mantiene gran parte de la polarización inducida, recibiendo el nombre de
polarización inducida. 5. Por la anulación de campo eléctrico se produce la anulación de momento dipolar total.
Al campo capaz de anular las polarizaciones es llamado campo coercitivo 6. Cerrando el ciclo de histéresis, se crea una saturación de dipolo.
Piezoelectricidad
La piezoelectricidad se define como la conversión de la energía eléctrica en la tensión mecánica y viceversa, se origina debido a una polarización inducida por una fuerza externa.
o Propiedades1. Todos los cristales ferroelectricos son también piezoeléctricos, pero
no todos los piezoeléctricos son ferroelectricos. El cuarzo es un cristal piezoeléctrico pero no es un cristal ferroelectrico.
2. Efectividad en convertir energía eléctrica en mecánica y viceversa, este hecho se puede ver en el coeficiente de acoplo. (Ver Ecuación 1)
k 2=Energía eléctricaconvertida enenergíamecánicaEnergía eléctricade entrada
Ecuación 1
3. Al aplicar un esfuerzo por tensión en el material se genera un voltaje en las terminales. (Ver Ilustración 3)
4. Al aplicar un esfuerzo por compresión se genera un voltaje inverso. (Ver Ilustración 3)
Ilustración 3
5. Al aplicar un campo eléctrico en el mismo sentido que el de los dipolos, el piezoeléctrico sufrirá una deformación de compresión. (Ver Ilustración 4 a))
6. Al aplicar un campo eléctrico en sentido opuesto al de los dipolos, el piezoeléctrico sufrirá una deformación de elongación. (Ver Ilustración4 b))
Ilustración 4
7. Al aplicar un voltaje alterno, la cerámica piezoeléctrica oscilara. (Ver Ilustración 5)
Ilustración 5
Conclusiones 1. Los materiales Ferroelectricos pueden almacenar información en su
estructura cristalina sin la necesidad de una fuente de energía externa.
2. No todos los materiales piezoeléctricos son ferroelectricos, pero todos los materiales ferroelectricos son piezoeléctricos. Un ejemplo de esto es el cuarzo.
3. Los materiales piezoeléctricos son muy eficientes al convertir energía eléctrica en energía mecánica y viceversa.
Referencias
o Animación del efecto Piezoeléctrico (efecto mecánico y eléctrico). 2011.
o “Documento sin título.” [Online]. Available: http://www.upv.es/materiales/Fcm/Fcm14/pfcm14_5_2.html. [Accessed: 24-Nov-2014].
o “Fig14-30.jpg (972×492).” [Online]. Available: http://www.upv.es/materiales/Fcm/Fcm14/Imagenes/Fig14-30.jpg. [Accessed: 24-Nov-2014].
o “La Física está en todo.” [Online]. Available: http://graficas.explora.cl/otros/metro/metrocotidiana/ferroelectricidad.html. [Accessed: 24-Nov-2014].
o “Materiales cerámicos - Monografias.com.” [Online]. Available: http://www.monografias.com/trabajos-pdf5/materiales-ceramicos/materiales-ceramicos.shtml. [Accessed: 24-Nov-2014].
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%2Fjfpublicitat.files.wordpress.com%2F2008%2F12%2Fpen-drive-16-gb.jpg&imgrefurl=http%3A%2F%2Fwww.taringa.net%2Fposts%2Fhazlo-tu-mismo%2F13509609%2FWindows-7-booteable-desde-un-pendrive-instalador-o-live.html&h=454&w=454&tbnid=_zJ5N76f3ADlmM%3A&zoom=1&docid=SS0QuC6jtH3CSM&ei=CJJyVJLQCcKfNuKdhKAF&tbm=isch&ved=0CDIQMygCMAI&iact=rc&uact=3&dur=1281&page=1&start=0&ndsp=13. [Accessed: 24-Nov-2014].