A5 Ferroelektrische Ermüdung (Polarisationsalterung)

Thema

Die Verschlechterung der piezoelektrischen Eigenschaften – das in diesem Modell beschriebene Phänomen – beginnt, wenn ein Material wiederholten elektrischen Ladezyklen ausgesetzt wird. Diese Zyklen führen zu einer logarithmischen Abnahme der Remanenzpolarisation des Materials.

Diese logarithmische Verschlechterung verläuft nicht gleichmäßig: Die ersten Zyklen beeinträchtigen die Remanenzpolarisation am stärksten. Mit zunehmender Anzahl an Zyklen verringert sich die Remanenzpolarisation mit jedem weiteren Zyklus immer weniger – die Reaktion ist nicht mehr proportional zur Anzahl der Zyklen, sondern nimmt mit jedem Zyklus im gleichen Maße ab.

Diese Abnahme der Remanenzpolarisation reduziert wiederum den piezoelektrischen Koeffizienten des Materials: Genau diese Reduzierung des piezoelektrischen Koeffizienten stellt in der Praxis die Verschlechterung der piezoelektrischen Eigenschaften dar, auf der dieses Modell basiert.

Dieses Modell beschreibt daher eine Alterungsanomalie innerhalb des allgemeinen Verhaltens der Piezoelektrizität und Ferroelektrizität: Während dieses allgemeine Verhalten eine stabile Remanenzpolarisation voraussetzt, beschreibt dieses Modell genau, was passiert, wenn wiederholte elektrische Zyklen diese Remanenzpolarisation im Laufe der Zeit untergraben, wodurch die piezoelektrische Reaktion, mit der dieses Modell entwickelt wurde, zusammen mit ihr untergeht.

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