1.壓電性質(zhì):壓屯材料受到壓力什用時會在兩端而間出現(xiàn)電比的晶體材料。
壓電材料被廣泛運用, 舉個很生活化的例子, 比如打火機的火花即運用此技術。
a正壓電效應概述
對比電材料在一定方向上施加機械力使它變形時,就引起它內(nèi)部正負電荷中心相對轉移而產(chǎn)生極化,從而導致具兩個相對表面(極化面)上出現(xiàn)符號相反的束縛電荷q,且其電位移d(在mks單位制中即電荷密度a)與外應力張量t成正比。當外力消失 又恢復不帶電原狀;當外力變向,電荷極忖隨之而變。這種現(xiàn)象稱為正壓屯效應 cdirect piezoelectric effect) 或簡,稱壓電效應。
b逆壓電效應概述
對上述電介質(zhì)施加電場作用時,同樣會引起電介質(zhì)內(nèi)部正負電荷中心的相對位移而導致電介質(zhì)產(chǎn)生變形,且其應變s與外電場強度e成正比。這種現(xiàn)象稱為逆比電效應(conversepiezoelectric effect),或稱電致伸縮。
2.壓電材料的種類
a.壓電晶體:
1)石英晶體(sio2);
2)其他壓電單品。
壓電晶體(石英晶體,si02)
(a)天然石英品體
(b)人工石英品體
(c)石英品體俗稱水品,有天然和人工之分。目前傳感器中使用的均是以居里點為573·c, 品體的結構為六角品系的a -石英。其外形如圖所示,呈六角棱柱體。
壓電石英的主要性能特點:
(1)壓電常數(shù)小,時間和溫度穩(wěn)定性;
(2)機械強度和品質(zhì)因素高,且剛度大,固有頻率高,動態(tài)特性好;
(3)居里點573·c, 無熱釋電性, 且絕緣性、重復性均好
b.壓電陶瓷:
1)一元系壓電陶瓷(欽酸鉛(pbtio3系壓電磁;鉛酸鉛(pbzr03)系壓電瓷);
2)二元系壓電陶瓷(鉛欽酸鉛pbti03-pbzr03(pzt));
3)三元系壓電陶瓷(1965年問世的pcm, 它由 鉛酸鉛pbzr03-鈦酸鉛pbtio3-鈮鎂酸鉛pb(mg1/3nb2/3)o3三成分配比而成);
4)四元系壓電陶瓷。
壓電陶瓷概述:壓電陶瓷的壓電效應機理與石英品體大不相同 , 未經(jīng)極化處理的壓電陶瓷材料是不會產(chǎn)生壓電效應的。壓電陶資經(jīng)極化處理后, 剩余極化強度會使與極化方向垂直的一 兩端出現(xiàn)束縛電荷(一端為正,另一端為負),由于這些束縛電荷的作用在陶瓷的兩個表面吸附一層來自外界的自由電荷, 并使整個壓電陶瓷片呈電中性。當對其施加一個與極化方向平行或垂直的外壓力,壓電陶瓷片將會產(chǎn)生形變, 片內(nèi)束縛電荷層的間距變小, 一端的束縛電荷對另一端異號的束縛電荷影像增強, 而使 表面的自由電荷過剩。
c.新型壓電材料:
1)壓電半導體
2)有機高分子壓電材料