Сегнетоелектриками називається група кристалічних діелектриків, що володіють особливими діелектричними властивостями. Спочатку ці властивості були досліджені на кристалах сегнетової солі, звідси і виникла назва. Крім сегнетової солі до сегнетоелектриків відносяться фосфат калію, метатітанат барію і ін.
А. Для кристалів сегнетоелектриків характерна мимовільна орієнтація електричних моментів елементарних осередків кристалічної решітки таким чином, що в досить великих областях решітки (з характерним розміром до десятків мікрометрів) виникає великий результуючий електричний момент навіть у відсутності зовнішнього електричного поля. Такі області спонтанної поляризації в діелектрику називаються доменами. У звичайних умовах вектори результуючих електричних моментів різних доменів спрямовані в різні сторони, в результаті чого поляризація всього кристала як цілого практично відсутня.
У зовнішньому електричному полі вектори електричних моментів доменів повертаються до напрямку вектора напруженості зовнішнього поля, що призводить до поляризації всього обсягу діелектрика. Чим сильніше зовнішнє поле, тим ближче до напрямку зовнішнього поля повертаються вектори електричних моментів доменів. Очевидно, що коливальний тепловий рух вузлів кристалічної решітки діелектрика протидіє орієнтує, зовнішнього електричного поля. Тому діелектрична проникність e сегнетоелектриків є складною функцією напруженості поля в речовині і температури.
Б. При великих значеннях напруженості електричного поля в сегнетоелектриках практично всі вектори електричних моментів доменів розгорнуті по полю, отже, вектор поляризації сегнетоелектріка перестане змінюватися зі зміною напруженості поля - спостерігається ефект насичення.
Характер залежності величини вектора електричної індукції в сегнетоелектриках від напруженості електричного поля, що викликає поляризацію, має вигляд петлі гістерезису (рис.).
При первинному збільшенні зовнішнього поля збільшення електричної індукції характеризується ділянкою 0-1. Далі при зменшенні зовнішнього поля зменшення індукції відбувається по ділянці кривої 1-2-3-4.
Точка 2 характеризує залишкову поляризацію сегнетоелектріка при Е = 0. Точка 3 відповідає напруженості поля, необхідної для зняття стану поляризації сегнетоелектріка.
При циклічному зміні електричного поля зміна величини електричної індукції визначається петлею гистерезиса 1-2-3-4-5-6-1. Гілки 1-2-3-4 і 4-5-6-1 симетричні щодо точки 0. Тому точка 5 еквівалентна точці 2, а точка 6 - точці 3 з поправкою на напрям полів і.
Мал. Залежність величини електричної індукції в сегнетоелектриках від напруженості зовнішнього електричного поля
В. Діелектрична проникність сегнетоелектриків різко зростає в певних інтервалах температур, обмежених одним або двома характерними значеннями, званими нижньої і верхньої температурами Кюрі (ТК). Так для сегнетової солі різке збільшення e до значення близько 10000 відбувається в температурному інтервалі від ТК1 = 255 К до ТК2 = 297 К. Метатітанат барію характеризується однією температурою Кюрі (ТК = 253 К), а його діелектрична проникність досягає в максимумі значення близько 7000.
Якщо температура діелектрика перевищує верхню температуру Кюрі, тепловий рух повністю руйнує спонтанну орієнтацію електричних моментів, сегнетоелектрічеськие властивості зникають, і сегнетоелектрік перетворюється в звичайний діелектрик.
При температурах, менших нижньої температури Кюрі, областей спонтанної орієнтації електричних моментів в ряді сегнетоелектриків не виникає через занадто сильних взаємодій між частинками речовини.
Сегнетоелектрики мають велике застосування в радіоелектроніці для створення спеціалізованих конденсаторів з великою електроємна і малими розмірами.