電子弛豫極化

電介質極化的機制

在外電場作用下產生電偶極矩或使已經產生的電偶極矩顯示出巨觀效果的過程稱為電介質的極化過程。電介質在外加電場作用下產生巨觀的電極化強度，實際上是電介質微觀上各種極化機制貢獻的結果。電介質極化的機制包括電子極化、離子極化、電偶極子取向和空間電荷極化，分別對應電子、原子、分子和空間電荷情況。位移極化，由電子或離子位移產生電偶極矩而產生的極化，分為電子位移極化和離子位移極化。

位移極化

1.電子位移極化

材料在外電場的作用下，原子中的電子云將偏離帶正電的原子核中心，原子就成為一個暫時的、感應的偶極子。電子位移極化具有以下特點：

①這種極化可以在光頻下進行，回響時間為10^-14~10^-10s；

②具有可逆性，且在此過程中不消耗能量；

③與溫度無關；

④產生於所有材料中；

2.離子位移極化

如果晶體中存在正離子和負離子，晶體中負離子和正離子相對於它們的正常位置發生位移，形成一個感生偶極矩，這樣的極化過程稱為離子位移極化。右圖給出了離子位移極化過程示意圖。離子位移極化具有以下的特點：可逆性；反應時間為10^-13~10^-12s；溫度升高，極化增強;產生於離子結構電介質中。

弛豫極化

1.電子弛豫極化

由F晶格的熱運動、晶格缺陷、雜質引入、化學成分局部改變等因素，使電子能態發生改變，導致位於禁帶中的局部能級中出現弱束縛電子（如一個負離子空位俘獲一個電子形成的“F一心”）。在熱運動和電場作用下建立相應的極化狀態。其特點為不可逆，反應時間為10^-2~10 ^-9s，這種機制多產生於Nb、Bi、Ti為基的氧化物陶瓷中，隨溫度升高有極大值。

2.離子弛豫極化

在玻璃狀態的物質、結構鬆散的離子晶體中的雜質或缺陷區域，某些離子自身能量較高，易於活化遷移，這些離子稱為弱聯繫離子。由弱聯繫離子在電場和熱作用下建立的極化為離子弛豫極化。其具有的特點:不可逆，反應時間為10^-2~10^-5s，隨溫度變化有極大值。

3.取向極化

沿外場方向的偶極子數大於和外電場反向的偶極子數，因此電介質整體出現巨觀偶極矩。這種極化與永久偶極子的排列取向有關，又稱分子極化（或偶極子極化）。在沒有電場的時候，永久偶極子的趨向是雜亂無章的，巨觀電矩為零。取向極化的過程是在外場作用下已經存在的電偶極子產生巨觀極化效果的過程。外場因素有兩個：熱運動使電偶極子運動無序化，電場則使電偶極子運動有序化。二者在一定的時刻達到平衡狀態。