鐵電材料是一種非常重要的電介質(zhì)材料，不僅具有較高的介電常數，還有顯著(zhù)的熱釋電效應和壓電效應，因此也被廣泛應用于從日常生活到多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域。在有限溫度下，鐵電材料具有自發(fā)極化，并且自發(fā)極化的取向可能有兩個(gè)或多個(gè)，其取向還會(huì )隨著(zhù)電場(chǎng)作用而發(fā)生改變。極化交互作用還會(huì )使得長(cháng)程序與熱漲落（溫度 T）兩者發(fā)生競爭關(guān)系，一旦前者比后者強度高，就會(huì )發(fā)生順電-鐵電相變，反之亦然[1-6]。由于極化屬于一種極性矢量，而產(chǎn)生的自發(fā)極化會(huì )在晶體中形成*的方向，這時(shí)每個(gè)晶胞中的原子就會(huì )沿著(zhù)該方向產(chǎn)生相對位移，使得正、負電荷中心不重合，從而形成電偶極矩。晶體一般只在一定的溫度范圍內具有鐵電性，一旦當溫度超過(guò)某一設定值，就會(huì )經(jīng)歷從鐵電相 (ferroelectric phase) 到順電相(paraelectric phase) 的結構相變，自發(fā)極化也會(huì )隨之消失，這一轉變溫度被稱(chēng)為居里溫度 (TC)。當溫度高于居里溫度，晶體是非極性結構，也稱(chēng)作順電結構。

當鐵電晶體發(fā)生自發(fā)極化現象時(shí)，由其正負兩端的束縛電荷產(chǎn)生的退極化場(chǎng)與極化取向相反，這時(shí)晶體內部的靜電能將會(huì )變大。當鐵電晶體被束縛時(shí)，應變能還將因為自發(fā)極化產(chǎn)生的自發(fā)應變而增加。因此，就算極化均勻，其狀態(tài)也是不穩定的，晶體還將自發(fā)分成小區域，這些小區域被稱(chēng)為―疇‖。雖然各個(gè)疇的極化方向不一致，但疇內部的電偶極子取向卻相同。對于多晶而言，其電疇取向沒(méi)有任何規律可循，因為它的晶粒的取向是任意的；如果是單晶，則不一致的電疇自發(fā)極化取向間還存在著(zhù)簡(jiǎn)單的關(guān)系。就鐵電體晶體整體來(lái)說(shuō)，在沒(méi)有電場(chǎng)作用之前，極化狀態(tài)也將不會(huì )對外呈現出來(lái)。

施加外電場(chǎng)后，電疇在電場(chǎng)作用下的運動(dòng)，可以用電滯回線(xiàn)來(lái)描述，如圖 1.1 所示。當施加的電場(chǎng)從 0 慢慢變大時(shí)，鐵電疇成核并長(cháng)大，再有疇壁運動(dòng)，導*化發(fā)生翻轉。在電場(chǎng)較弱的情況下，占主導地位的將會(huì )是可逆的疇壁運動(dòng)。當電場(chǎng)強度變大時(shí)，成核的新疇出現，這時(shí)疇壁運動(dòng)是不可逆的，線(xiàn)性段跟隨 E 的上升趨勢比極化強度要慢。當電場(chǎng)強度大到一定的值時(shí)（B 點(diǎn)），極化強度趨于飽和，而此時(shí)的晶體也變成單疇。此時(shí)電場(chǎng)強度值若再變大，總的極化強度仍會(huì )因為感應極化的增加而有所增大。如果從飽和狀態(tài)后又逐漸減弱電場(chǎng)強度，極化強度也將慢慢下降（沿 C→B→D 曲線(xiàn)減少），還使得晶體在電場(chǎng)強度值為零 時(shí)的極化強度仍然很大。線(xiàn)段 OD 被稱(chēng)之為剩余極化 Pr (remanent polarization)。線(xiàn)段 CB 的延長(cháng)線(xiàn)與極化縱軸交于點(diǎn) E，則此時(shí)的線(xiàn)段 OE 表示為自發(fā)極化 PS。如果外加電場(chǎng)為反向，電偶極矩翻轉。用 D→F→I 的曲線(xiàn)變化來(lái)描述 P-E 特性曲線(xiàn)，當電場(chǎng)強度值為 EC（EC，矯頑電場(chǎng)強度 (coercive field) ）時(shí)，極化強度為零。F→I 段曲線(xiàn)為電疇的反向定向區，當電場(chǎng)強度值到達 I 點(diǎn)時(shí)，極化強度又趨于飽和，再逐漸增大反向電場(chǎng)時(shí)，線(xiàn)段 IG 與線(xiàn)段 CB 情況類(lèi)似，感應極化強度增加，而曲線(xiàn)斜率也將減小。若逐漸減小反向電場(chǎng)，P-E 特性曲線(xiàn)會(huì )沿著(zhù)G→I→H→C 曲線(xiàn)返回，由此行成一個(gè)閉合的回線(xiàn)。由上分析得知，電場(chǎng) E 在正、負飽和值之間循環(huán)一圈后，P-E 之間的關(guān)系就如曲線(xiàn) CBDFIGHC 所示，這和鐵磁材料的磁滯回線(xiàn)非常類(lèi)似。

并不是每個(gè)晶體的介電常數都是常數，如鐵電體，由于極化屬于非線(xiàn)性的，因此，其介電常數通常用斜率表示（以 OA 處于原點(diǎn)的斜率）。因此當我們需要測這類(lèi)晶體的介電常數時(shí)，應該施加很小的測量電場(chǎng)。