压电晶体材料(压力产生电能的材料)
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- 2022-06-07 19:40:00
压电元件材料一般有几类各类的特点是什么?
据我所知,目前压电元件材料一般有三种,即压电晶体、压电半导体和压电陶瓷。在压电材料中,较早研究的压电晶体是应时晶体,它具有稳定的机械和电学性能,没有内耗。广泛应用于稳频器、扬声器、电话、时钟等领域。此外,酒石酸钾钠、磷酸二氢、钽酸锂、铌酸锂、碘酸锂也是很好的压电晶体材料。压电半导体材料主要包括CdS、CdSe、ZnO、ZnS、ZnTe、CdTe等IIB~VIA化合物,以及GaAs、GaSb、InAs、InSb、AIN等III ~ V A族化合物。目前,在微声技术中应用最广泛的是硫化镉、CdSe和氧化锌。压电陶瓷材料主要有钛酸钡(BaTiO3)、钛酸铅(PbTiO3)和锆钛酸铅。其中,钛酸钡是第一种可以制成陶瓷的铁电体。钛酸钡单晶的介电常数是显著各向异性的。沿极化轴的介电常数远小于垂直于极化轴的介电常数,但极化陶瓷的各向异性远小于单晶。陶瓷的介电常数与晶粒尺寸和密度有关。钛酸铅是典型的钙钛矿结构铁电体。其晶格结构类似于钛酸钡。钛酸铅晶体结构各向异性,矫顽电场高,致密纯钛酸铅陶瓷难以获得优异的压电性能。钛酸铅陶瓷制备中的改性主要是通过添加剂来改善其工艺性能,以获得致密、高电阻率、不开裂的陶瓷体。成功的方法之一是添加高价离子来取代Pb2或Ti4,从而在晶格中产生空位。由于其低介电常数和高机械品质因数,钛酸铅陶瓷适用于高频和高温应用。压电陶瓷换能器是由锆酸铅和钛酸铅组成的固溶体压电陶瓷材料。锆酸铅(PhZrO3)也是钙钛矿结构的化合物,但在室温下是正交反铁电体。对锆钛酸铅固溶体压电陶瓷进行改性的主要途径是对化学成分进行适当的改变,即离子置换形成固溶体或添加少量杂质以获得所需的电学和压电性能。
常见的压电材料有哪些
第一类是无机压电材料,分为压电晶体和压电陶瓷。压电晶体一般指压电单晶。压电陶瓷一般指压电多晶体。压电陶瓷是由含有必要成分的原料混合、成型、高温烧结而成的多晶体,由粉体颗粒间的固相反应和烧结工艺获得的细小晶粒随机组装而成。压电陶瓷叫压电陶瓷,其实就是铁电陶瓷。该陶瓷晶粒内存在铁电畴,由180自发极化方向反平行的畴和90自发极化方向垂直的畴组成。这些区域被人为极化。
什么是正压电效应?什么是逆压电效应?压电材料有哪些?
正压电效应是指当晶体受到一个固定方向的外力时,发生内极化现象,同时在一些两个表面上产生符号相反的电荷;当外力撤除后,晶体回到不带电状态;当外力方向改变时,电荷的极性也随之改变;晶体受力产生的电荷量与外力成正比。逆压电效应是指对晶体施加交变电场引起晶体机械变形的现象,也称电致伸缩效应。当外部电场消失时,这些变形或应力消失。一般将沿电轴x-x方向的力产生的电荷压电效应称为“纵向压电效应”,而沿机械轴y-y方向的力产生的电荷压电效应称为“横向压电效应”。
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