壓電陶瓷具有的壓電效應

2022-02-19 09:14:43

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壓電陶瓷是一種能夠將機械能和電能互相轉換的信息功能陶瓷材料。壓電陶瓷換能器除具有壓電性外，還具有介電性、彈性等，已被廣泛應用于醫(yī)學成像、聲傳感器、聲換能器、超聲馬達等。

壓電陶瓷利用其材料在機械應力作用下，引起內部正負電荷中心相對位移而發(fā)生極化，導致材料兩端表面，出現符號相反的束縛電荷即壓電效應而制作，具有敏感的特性，壓電陶瓷主要用于制造超聲換能器、電聲換能器、陶瓷濾波器、陶瓷變壓器、高壓發(fā)生器、紅外探測器、聲表面波器件、電光器件、引燃引爆裝置和壓電陀螺等。

壓電陶瓷是一類具有壓電特性的電子陶瓷材料，與典型的不包含鐵電成分的壓電石英晶體的主要區(qū)別是：構成其主要成分的晶相，都是具有鐵電性的晶粒。由于陶瓷是晶粒隨機取向的多晶聚集體，因此其中各個鐵電晶粒的自發(fā)極化矢量，也是混亂取向的。

壓電陶瓷換能器

為了使陶瓷能表現出宏觀的壓電特性，必須在壓電陶瓷燒成并于端面被復電極之后，將其置于強直流電場下進行極化處理，以使原來混亂取向的各自發(fā)極化矢量沿電場方向擇優(yōu)取向。經過極化處理后的壓電陶瓷，在電場取消之后，會保留一定的宏觀剩余極化強度，從而使陶瓷具有了一定的壓電性質。

壓電陶瓷換能器的性能取決于溫度。溫度的變化將大地改變壓電陶瓷的性能，例如靜電容量和損耗因子會隨著溫度的升高而增加，而過高的溫度會降低性能和使用壽命。因此溫度是影響實驗結果的一個非常重要的因素，建議用戶在不同應用環(huán)境下的實驗過程中，考慮溫度因素。

溫度的升高會導致壓電陶瓷的介電常數發(fā)生明顯的變化，即壓電陶瓷的靜電容量會發(fā)生變化，并且壓電陶瓷的靜電容量，會從室溫到80℃增加約40 %。壓電陶瓷的應用溫度范圍取決于壓電陶瓷材料的居里溫度，通常使用的堆疊型壓電陶瓷PST 150系列居里溫度為155℃，推薦的安全使用溫度為- 25～80℃。