第5章 信息与电子用陶瓷2-pdf.pdf

5.35.3 压电陶瓷和热释电陶瓷压电陶瓷和热释电陶瓷 电介质陶瓷中的第电介质陶瓷中的第三大类大类即为为压电电 陶瓷陶瓷 ，它包括压电陶瓷它包括压电陶瓷、热释电陶热释电陶 瓷和铁电陶瓷三种。 5.3.1 铁电陶瓷概述 铁电陶瓷是具具有铁电性的陶瓷材材料。 铁电陶瓷材料中，存在着许多自发极化的偶极 子子。。在在一个电畴内个电畴内，，偶极子的取向相同偶极子的取向相同，，但不但不 同的电畴，取向则是随机的。在没有外电场作 用时用时，，整个晶体不存在宏观偶极矩整个晶体不存在宏观偶极矩。 当这种陶瓷置于电场中时，电畴开始沿电场方 向转动向转动，材料开始极化材料开始极化。在施加足够强的电场在施加足够强的电场 时，那些取向和电场方向一致的畴生长变大， 而其他方向的畴收缩变小而其他方向的畴收缩变小，最后产生最后产生净极化净极化强强 度。 电滞回线 随着电场强度随着电场强度EE的增加的增加，，极化强度极化强度 P沿着OABC 曲线增加。到C点时， 电场强度E继续增加，极化强度P 不再增加加。之后，当E降低降低，并回 5 . 到零时，P略有降低，但并不回到 4 零零，而是剩余一个极化强度而是剩余一个极化强度PrPr。PrPr 电 介 称剩余极化强度。 陶 质 要使Pr降低到零，必须施加一反向 瓷 瓷 的电场。当反向电场强度达到Ec时， P降至零降至零。Ec称为矫顽电场称为矫顽电场。继续继续 增大反向电场强度，又会产生反向 极化极化。最后形成如图所示的曲线最后形成如图所示的曲线。 铁电陶瓷的极化强度与外加电场的关系 这这一曲线类似于磁滞回线曲线类似于磁滞回线，，而被称而被称 之为电滞回线。 铁电性与铁电材料 具有电滞回线是铁电陶瓷的重要特征。由于这类材 料的电性能在物理上与铁磁材材料的磁性能相似，因 而称为铁电材料。 铁电陶瓷在高温下失去自发极 化性能，在低温时具有自发极化性能而成为铁电相。 此相变温度称为居里温度或居里点。 铁电性是指一些电介质晶体在一定温度范围内具有 自发极化，在外电场作用下，自发极化能重新取向， 而且电位移矢量与电场强度之间的关系呈电滞回线 现象的特性 （电极化规律具有复杂的非线性，并且 撤去外场后能保留剩余极化，这种性质叫铁电性。 具有铁电性的电介质称之为铁电体）。 电滞现象与电滞回线（以钛酸钡为例） PP PP PP o o s t 120 C t 120 C P A r B oo EE