电子材料的介电性能.ppt

* (1)? 压电系数 d 压电系数定义为单位应力 T 所产生的极化强度 P， 即 d = P / T P = d T Px=d11Txx+d12Tyy+d13Tzz+d14Tyz+d15Tzx+d16Txy Py=d21Txx+d22Tyy+d23Tzz+d24Tyz+d25Tzx+d26Txy Pz=d31Txx+d32Tyy+d33Tzz+d34Tyz+d35Tzx+d36Txy 式中 Txx , Tyy , Tzz 分别为沿x ， y ， z 轴的应力， Tyz , Tzx , Txy 分别为沿x， y ， z 轴的切应力， 最常用的为横向压电系数d31和纵向压电系数d33。 压电系数 d反映了应力(或应变)与极化强度之间的关系。 * (2)? 压电电压系数 g  定义：为单位应力 T 所产生的电场强度 E 　　　　　 g = E / T 　　压电电压系数 g 反映了应力(或应变)与电场强度之间的关系。 　　　（压电系数 d 反映了应力(或应变)与极化强度之间的关系） * (3) 机电耦合系数 k k是综合反映压电材料的机械能与电能之间耦合关系的物理量，定义为 或 机电耦合系数 k 的大小与压电片形状及振动方式有关 　 * （4）机械品质因数Qm 工业上很多压电元件是利用谐振效应制作的。例如压电滤波器，超声换能器，压电谐振器、超声波清洗机等。 当压电体所受外电场频率与压电体的谐振频率 fr 一致时，就会产生机械谐振，将电能转换为机械能。 但由于必须克服晶格形变等内摩擦而消耗部分能量，造成机械损耗。 定义：机械品质因数 Qm 越大表示能量损耗越小。 陶瓷滤波器、压电振子等要求 Qm 尽可能高， 但音响器件及接收型换能器则要求 Qm 尽可能低。 * 3、 压电材料的种类及应用 　 目前已知的压电体超过数千种，其中包括单晶、多晶（陶瓷）、非晶、聚合物等材料，而且在金属、半导体、铁磁体和生物体（如骨骼）中也发现具有压电性。 　 研究表明，在压电体的微观结构中，其电荷分布是极不对称的，而且凡有热电性的材料一般都有压电性。 石英、电气石、酒石酸钾钠和钛酸钡都是一些典型的压电晶体。 压电材料的种类有 一元系如 BaTiO3 ， PbTiO3 ； 二元系如 PbTiO3—PbZrO3 ； 三元系如 PbTiO3—PbZrO3 —Pb(Mg1/3Nb2/3)O3 ； 以及相应的掺杂系统。 * 　　　压电效应得到了广泛的应用，利用晶体的固有振动频率和压电效应可以获得稳定的电振荡。 　　　石英晶体谐振器是目前应用最多的一种压电晶体谐振器，广泛应用于军事通信和精密电子设备、小型电子计算机及石英钟表内作为时间或频率的标准。　　　　　　 　　　有恒温控制的石英晶体振荡器的频率稳定度可在10-13s的数量级，可作为原子频率标准而用于原子钟内。 　　　利用压电晶体谐振器并配以电感、电容等元件可制成频段在1kHz～200MHz的压电滤波器，而应用在多路通信、调幅接收、各种无线电通信和测量仪器中。 * 　　　 利用压电效应的电能和机械能转换，还可以做成压电变压器。如图6所示，晶片由两部分组成，其电极化方向互相垂直。输入端加电压后晶片做纵振动，这时输出端就会有高压输出。 目前，已能生产升压比大于300、输出功率50W以上而输出的电压高达几千伏的压电变压器，它具有体积小、重量轻、升压比高等特点而广泛应用在电视显像管、雷达显示管、静电复印、静电除尘、小功率激光管等所需的高压设备中。 　　　 * 对压电晶体加一次静压力或一次撞击由于压电效应产生的电压足以在空气中打出火花。 这种点火器已广泛应用在打火机、煤气灶、炮弹引爆及汽车的火花塞中。 * 　　 利用逆压电效应可以把电能转换成声能，因而可以利用逆压电晶体制成扬声器、耳机、蜂鸣器等。 利用逆压电晶体制成的超声波发生器已广泛应用于海洋探测（如测海深、测鱼群或潜艇的位置等， 其装置叫声呐）、 固体探伤、清洗 （见图7）、焊接、 粉碎及医疗检查 B超）和疾病治疗 （如粉碎体内结 石）等各方面。 *