La constante dieléctrica tiene una fuerte dependencia de frecuencia. Si solo aplica un pulso, sí, cambiará para ese momento, pero volverá a su valor original una vez que se elimine el sesgo.
Si le aplicas una señal de CA, las cosas se vuelven mucho más interesantes. El tiempo que tardan los dipolos en alinearse con un campo eléctrico se denomina tiempo de relajación, y normalmente es del orden de 1e-11 s. Si su campo cambia más rápido que eso, los dipolos no tienen tiempo para alinearse adecuadamente con el campo, reduciendo así la polarización del dieléctrico. 
La curva anterior es la parte real y la curva inferior es la parte imaginaria de la constante dieléctrica. El eje y es épsilon, y el eje x es frecuencia.
Consulte este enlace para obtener más detalles: variación de la constante dieléctrica en campos alternos.
¿Es posible cambiar la constante dieléctrica de cualquier material dieléctrico como zirconica o TiO2 aplicando un pulso de voltaje?
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No tanto ZrO2 o TiO2 sino Zirconatos y titanatos (M ZrO3 y M TiO3 donde M es un metal) son estructuras de perovskita altamente ferroeléctricas y a menudo tienen histéresis que hace que la constante dieléctrica cambie (al cambiar la polarización) en función del voltaje aplicado. . La constante dieléctrica es la derivada de la curva de histéresis, por lo que “mover” el material a lo largo de la curva cambia la constante dieléctrica. Te mueves a lo largo de la curva con el voltaje aplicado. Esto es directamente análogo a cómo los materiales ferromagnéticos tienen histéresis con campos magnéticos aplicados y tienen magnetización remanente (por ejemplo, cómo se hacen los imanes permanentes).
Ejemplos clásicos son BaTiO4 y SrTiO4 que se utilizan en dispositivos piezoeléctricos y en condensadores cerámicos de alta k. La histéresis de los condensadores cerámicos debido a esto es una de las razones por las cuales las aplicaciones de condensadores lineales de precisión generalmente usan película de plástico como dieléctrico (por ejemplo, polipropileno, polietileno, mylar, etc.) a pesar de sus constantes dieléctricas más bajas.
De manera similar, el HfO2 también es ferroeléctrico por razones de materiales similares y es la base de las “pilas de puertas de alto k” que ahora se utilizan con transistores CMOS de geometría mínima.
La curva de histéresis ferroeléctrica es también la base de la tecnología de memoria ferroeléctrica, también conocida como FRAM. Los marcos comerciales utilizan PZT o titanato de circonato de plomo. PZT tiene la respuesta ferroeléctrica más fuerte conocida de cualquier material. Lo único malo es que contiene plomo.
Los datos se escriben aplicando un pulso de voltaje a la celda de memoria FRAM PZT que altera la polarización / constante dieléctrica y hace que se incremente la capacitancia y que exista una carga remanente. La orientación de la polarización permite representar un 0 o 1. La medición del voltaje cuando se aplica la carga de prueba / luz estroboscópica se detecta para determinar el valor almacenado.
No estoy seguro acerca de los pulsos de voltaje como tales, pero la mayoría de los materiales cambiarán las constantes dieléctricas cuando se apliquen voltajes de polarización. Dado ese hecho, parece probable que los pulsos de voltaje produzcan cambios que sigan a los pulsos, pero estos cambios no serían permanentes.
Parece que hay una buena cantidad de trabajo en la producción de cerámica con constantes dieléctricas variables para aplicaciones especiales, y el dióxido de titanio se puede producir en muchas formas diferentes. Es probable que en algunos de estos se pueda hacer que su “constante” dieléctrica varíe más fácilmente que en otros.
He tenido cierto interés en los condensadores y sus características y una vez tuve una pasantía en ciencia de materiales, pero no he trabajado directamente en la fabricación de materiales para tener características dieléctricas específicas. Puede obtener mejores respuestas llamando al departamento de Ciencia de Materiales en una universidad local y pidiendo hablar con alguien que trabaje en este campo. Como la mayoría de la gente no sabe que existe la ciencia de los materiales, los científicos de materiales tienden a ser felices cuando alguien les habla sobre su trabajo.
Sí, todos los condensadores tendrán una capacidad diferente a la capacidad nominal cuando se aplica voltaje. Hay algunas aplicaciones, como el ajuste, en las que esto es útil, pero en su mayor parte es un problema. Los condensadores muy baratos que se usan a menudo para desacoplar pueden tener la mitad de la capacidad nominal en la tensión de alimentación.