Pietsosähköisten keraamisten kiteiden ferrosähköisyys

Joidenkin eristeiden polarisaatio on hyvin erikoista. Tietyllä lämpötila-alueella niiden dielektriset vakiot eivät ole vakioita, vaan vaihtelevat kentänvoimakkuuden mukaan, ja ulkoisen sähkökentän poistamisen jälkeen nämä eristeet eivät ole neutraaleja. On jäännöspolarisaatiota. Tämä ominaisuus on analoginen sen tosiasian kanssa, että ferromagneettiset materiaalit voivat pysyä magnetoituina Pietsokeraamista anturia kutsutaan usein ferrosähköisyydeksi. Ferrosähköistä eristettä kutsutaan ferrosähköiseksi. Näistä näkyvimmät ovat bariumtitanaattikeramiikka (BaTiO3), natriumkaliumtartraattiyksikide (NaKC4H4O6⋅H2O) ja vastaavat. Ferrosähköisissä tuotteissa esiintyy hystereesiä sähkösaostusprosessin aikana. Hystereesisilmukka osoittaa, että ferrosähköisen kappaleen ja käytetyn sähkökentän välinen polarisaatio on epälineaarinen, ja polarisaatio kääntyy, kun ulkoinen sähkökenttä käännetään. Polarisaatioinversio on seurausta domeenin inversiosta, joten hystereesisilmukka osoittaa domeenien läsnäolon ferroelektrisessä. Ns. domeenit ovat pieniä alueita, joissa spontaanin polarisaatiosuunnat ferrosähköissä ovat tasaisia, ja domeenit. Niiden välistä rajaa kutsutaan verkkoalueen seinäksi. Ferrosähköiset kiteet Pietsosähköiset keraamiset tuotteet ovat yleensä monialueita, spontaani polarisaatio jokaisessa domeenissa on sama, ja spontaani polarisaatio eri domeeneissa on voimakasta.

Monikiteisillä ferrosähköisillä materiaaleilla ei ole säännöllisyyttä spontaanin polarisaation suhteellisten orientaatioiden välillä eri alueilla koko monikiteelle, koska kiteen akselien orientaatio on täysin mielivaltainen rakeiden välillä.
Ferrosähköiset eivät yleensä muodosta spontaanisti yksittäisiä domeeneja, mutta monialuekiteet voidaan monodomainoida voimakkaan ulkoisen sähkökentän alaisena. Voimakkaan ulkoisen sähkökentän vaikutuksesta spontaanin polarisaation domeenitilavuus monidomeenikiteessä ulkoisen kentän suunnan suuntaisesti tai lähellä sitä laajenee nopeasti uusien domeeniytimien muodostumisen ja domeenin seinämien liikkeen seurauksena, ja alueen tilavuus muihin suuntiin pienenee nopeasti. Pieni katoaa, mikä muuttaa koko kristallin yhdeksi alueeksi. Ulkoisen sähkökentän vaikutuksesta uuden domeenin ytimen ja alueen seinämän liikkeen dynaamista prosessia kutsutaan domeenin kääntymisprosessiksi. Tällä käänteellä on joitain hystereesiominaisuuksia, joten ferrosähköisessä on edellä mainittu hystereesisilmukka.

Kun tarkastellaan yksittäistä pietsokidettä, oletetaan, että spontaanin polarisaation orientaatiolla on vain kaksi mahdollisuutta. se on positiivinen ja negatiivinen tietyllä kiteen akselilla; ulkoisen sähkökentän suunta on yhdensuuntainen polarisaatioakselin kanssa. Kun ulkoinen sähkökenttä on nolla, kiteen vierekkäisten domeenien polarisaatio on päinvastainen ja kiteen kokonaissähkömomentti on nolla. Kun ulkoista sähkökenttää asteittain kasvatetaan, sähkökentän suuntaan vastakkaisen spontaanin polarisaatiosuunnan domeenitilavuus pienenee asteittain alueen inversion vuoksi ja näillä alueilla on sama suunta kun sähkökenttä vähitellen laajenee, niin että kide on ulkoisen kentän suunnassa. Voimakkuus kasvaa sähkökentän kasvaessa. Kun sähkökenttä pietsosähköinen levyelementti kasvaa tarpeeksi kääntääkseen kaikki kiteen käänteiset domeenit ulkoiseen kenttään, kiteestä tulee yksi domeeni, kiteen polarisaatio saavuttaa kyllästymisen ja sitten sähkökenttä kasvaa. Polarisaatio kasvaa lineaarisesti sähkökentän mukana (sama kuin tyypillisen eristeen polarisaatio) ja saavuttaa maksimiarvon Pmax, joka on suurimman polarisaation sähkökentän funktio. 

Kun lineaarinen osa ekstrapoloidaan nollasähkökenttään, tuloksena olevaa leikkauspistettä Ps pystyakselilla kutsutaan kyllästetyksi polarisaatioksi, joka on itse asiassa kunkin alueen spontaani polarisaatio. Kun sähkökenttä alkaa pienentyä C:stä, polarisaatio pienenee vähitellen CB-käyrää pitkin. Kun sähkökenttä Pietsosähköinen keraaminen komponentti pienennetään nollaan, polarisaatio laskee tiettyyn arvoon Pr, jota kutsutaan ferrosähköisen jäännöspolarisaatioksi. Kun sähkökenttä muuttaa suuntaa ja kasvaa Ec:ksi negatiiviseen suuntaan, polarisaatio pienenee nollaan, käänteinen sähkökenttä jatkaa kasvuaan ja polarisaatio käännetään. Ec on nimeltään ferrosähköisen koersitiivisen kentänvoimakkuus. Kun käänteinen sähkökenttä kasvaa edelleen, polarisaatio jatkaa kasvuaan negatiivisen gradientin suunnassa ja saavuttaa kyllästymisarvon (-Pr) negatiiviseen suuntaan, ja ultraäänipietsosähköisestä muuntimesta tulee yksidomeeniinen kide, jolla on negatiivinen polarisaatio. Jos sähkökenttä muuttuu jatkuvasti korkeasta negatiivisesta arvosta korkeaan positiiviseen arvoon, positiivinen domeeni alkaa muodostua ja kasvaa uudelleen, kunnes koko kide muuttuu yksidomeenikiteeksi, jossa on jälleen eteenpäin suuntautuva polarisaatio. Tämän prosessin aikana polarisaatio palautetaan pisteeseen C paluulinjan FGH-osaa pitkin. Siten suuren vaihtuvan sähkökentän vaikutuksesta sähkökenttä muuttuu yhdellä viikolla, ja yllä oleva prosessi toistetaan kerran esittäen esitettyä hystereesisilmukkaa. Paluulinjan ympäröimä alue on tarvittava energia