锆钛酸铅系压电陶瓷pzt.ppt

对于某些晶体或陶瓷：
当沿着一定方向受到外力作用时，内部就产生极化现象，同时在某两个表面上产生符号相反的电荷；
当外力去掉后，又恢复到不带电状态；
当作用力方向改变时，电荷的极性也随着改变；
晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。
上述现象称为正压电效应。反之，如对晶体施加一定变电场，晶体本身将产生机械变形，外电场撤离，变形也随着消失，称为逆压电效应。
工作原理
１、压电效应及压电材料
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石英晶体
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石英晶体压电效应示意图
沿X轴或Y轴作用力，产生压电效应；
沿Z轴作用力，不产生压电效应
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压电片受力电荷极性
石英晶体受力方向与电荷极性的关系
纵向压电效应
（沿X轴作用力）
横向压电效应
（沿Y轴作用力）
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压电陶瓷的极化过程和压电原理图
压电陶瓷
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压电方程与压电系数
（dij——压电常数）
压电常数下标的含义：
第一个下标：表示极化方向，i=1,2,3分别代表X，Y，Z轴；
第二个下标：表示作用力的方向，
j=1,2,3,4,5,6分别代表沿X轴，Y轴，Z轴方向的单向应力和垂直于X轴，Y轴，Z轴平面（即YZ平面，XZ平面，XY平面）作用的剪切力；
剪切力的作用方向
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压电材料
对压电材料的要求：
①转换性能：具有较高的耦合系数或具有较大的压电常数；
②机械性能：压电元件作为受力元件，希望它的机械强度高、机械刚度大。以期获得宽的线性范围和高的固有振动频率；
③电性能：希望具有高的电阻率和大的介电常数，以期望减弱外部分布电容的影响并获得良好的低频特性；
④温度和湿度稳定性要好：具有较高的居里点、以期望得到宽的工作温度范围；
⑤时间稳定性：压电特性不随时间蜕变。
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分类：
单晶体
石英（SiO2）：最早使用，天然晶体，稳定，高
强度，温度稳定性好，但压电常数小；
水溶性压电晶体（酒石酸钾钠、硫酸锂等）：
压电常数大，但受温、湿度影响大；
铌酸锂晶体：耐高温、压电性能和时间稳定性好，
但质脆，热冲击性差；
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多晶体（压电陶瓷）
钛酸钡压电陶瓷：压电常数高，价格便宜，但机械
强度较差；
锆钛酸铅系压电陶瓷（PZT）：性能教稳定，压电常
数较高；
铌酸盐系压电陶瓷：居里点较高和机械强度较高；
铌镁酸铅压电陶瓷：居里点和压电常数较高，
可在高温及高压下工作。
有机压电材料（压电橡胶、塑料等）
柔软、不易破碎，可大量生产，面积较大
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常用压电材料性能参数
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