压电陶瓷....doc

压电陶瓷( 姓名 摘要：关键词：； 一、引言 也许对压电陶瓷这个名字感到很陌生,可实际上它早已伴随着,在的身边不知疲倦地。如:电唱机上用的拾音器、煤气灶上的打火器、照相机闪光灯上的触发器等,这些均是压电陶瓷的杰作。压电陶瓷是一种具有压电特性的陶瓷材料,它具备机械能、电能相互转变的压电效应。其品种繁多,主要有:钛酸钡陶瓷、锆钛酸铅陶瓷、铌酸钠锂陶瓷、铌酸铅锶铋陶瓷等。 压电陶瓷的应用极其广泛,其中最有价值的是用于制造“声纳”。压电陶瓷具有敏感的特性，可以将极其微弱的机械振动转换成电信号，可用于声纳系统、气象探测、遥测环境保护、家用电器等。地震是毁灭性的灾害，而且震源始于地壳深处，以前很难预测，使人类陷入了无计可施的尴尬境地。压电陶瓷对外力的敏感使它甚至可以感应到十几米外飞虫拍打翅膀对空气的扰动，用它来制作压电地震仪，能精确地测出地震强度，指示出地震的方位和距离。这不能不说是压电陶瓷的一大奇功。 压电陶瓷在电场作用下产生的形变量很小，最多不超过本身尺寸的千万分之一，别小看这微小的变化，基于这个原理制做的精确控制机构－－压电驱动器，对于精密仪器和机械的控制、微电子技术、生物工程等领域都是一大福音。 谐振器、滤波器等频率控制装置，是决定通信设备性能的关键器件，压电陶瓷在这方面具有明显的优越性。它频率稳定性好，精度高及适用频率范围宽，而且体积小、不吸潮、寿命长，特别是在多路通信设备中能提高抗干扰性，使以往的电磁设备无法望其项背而面临着被替代的命运。压电陶瓷只在某一温度范围内具有压电效应，它有一临界温度TC，当温度高于TC时，压电陶瓷发生结构相转变，这个临界温度TC称为居里温度。温度稳定性(TEMPERATURE STABILITY) 指压电陶瓷的性能随着温度变化的特性 点火器工作过程分高压产生、放电点火和点燃可燃气体三个阶段。高压产生——以圆柱形压电陶瓷元件为例，如图5-2所示。当机械力F作用于圆柱体时，晶体发生畸变，导致晶体中正负电荷中心偏移，从而在圆柱体上下表面出现自由电荷大量积聚，产生高压输出。输出电压为：????????????????????式中 ??A——圆柱体截面积；??h——圆柱体高度；??——压电电压常数。??放电点火——把压电陶瓷元件放在一个闭合回路中，并留一个适当间隙，当电压升高到该间隙的放电电压时，间隙中就产生放电火花。 ??点燃可燃气体——一般燃料气体不易燃烧，所以一般采用易汽化的乙烷。为延长放电时间防止火花过快熄灭，以提高点燃率，可在放电端串入一个适当电阻。 2．压电变压器 基本原理 ? 从五十年代就开始研制压电变压器。当时以钛酸钡为主要材料。升压比较低（只有50—60倍）。输出电压3000伏左右。随着锆钛酸铅压电陶瓷材料的出现，升压比提高到300——500倍,逐步推广应用于电视机 、静电复印机、负离子发生器中做为高压电源。 ??输入压电瓷片的电振动能量通过逆压电效应转换成机械振动能，再通过正压电效应又换成电能。在这两次能量转换中实现阻抗变换（由低阻抗变成高阻抗），从而在陶瓷片的谐振频率上获得高的电压输出。现以伸缩振动的横纵向型变压器为例说明变压原理。压电变压器主要用于高压、低功率和正弦波变换的情况，具有输出电压高，重量轻，体积小，无泄漏磁场、不燃烧等独特优点。为了获得多个电压输出，根据横—纵变压器的输出电压与长度成正比，越靠近发电部分端头，电压越高，我们可在发电部分的不同位置制作电极作为抽头，从而获得不同的电压输出。如图5-5所示。 3、压电陶瓷拾音器和扬声器 ? 压电陶瓷在电声设备上有广泛应用，例如压电陶瓷拾音器、扬声器。送受话器等都是利用压电陶瓷的换能性质（机械能转变为电能或反过来）来研制的。电声设备要求机械阻抗低，能与音源或振动源相正配，双膜片型压电振子能符合这些要求。它是由两片长度伸缩的压电陶瓷片粘合而成，当一片伸长时，另一片缩短，整体做弯曲运动。??图5-6给出双膜片型振子的工作原理，当一片有一定厚度的压电陶瓷受力弯曲时，在其厚度的一侧为伸长，另一侧为压缩 ，此时陶瓷片内部将产生电荷，但由于整个膜片极化方向相同，而上侧为伸长，下侧为压缩，因而引起电偶极矩相反，上下侧电荷符号相同，故不存在电位差，如图5-6（a）所示。如改用两片叠合的双膜片结构，当受力弯曲时，则可获得电压输出。图5-6（b）使用两片极化方向相反的膜片串联连接，受力时上面一片伸长，下面一片压缩。由于极化方向相反，因而双膜片上下两面带符号相反电荷，可获得电压输出。图5-6（c）是用极化方向相同的两片膜片并联连接叠合而成，也可获得输出电压。??压电陶瓷扬声器是一种结构简单、轻巧的电声器件，具有灵敏度高、无磁场散播外溢、不用铜线和磁铁、成本低，耗电少、修理方便、便于大量生产等优点。 4、压电陶瓷风扇和继电器