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压电陶瓷的压电性

电子陶瓷按功能和用途可以分为五类：绝缘装置瓷、电容器瓷、铁电陶瓷、半导体陶瓷和离子陶瓷。绝缘装置瓷电子陶瓷简称装置瓷，具有优良的电绝缘性能，用作电子设备和器件中的结构件、基片和外壳等的电子陶瓷。绝缘装置瓷件包括各种绝缘子、线圈骨架、电子管座、波段开关、电容器支柱支架、集成电路基片和封装外壳等。对这类瓷的基本要求是介电常数ε低，介质损耗tanδ小，绝缘电阻率ρ高，击穿强度E 大，介电温度特性和频率特性好。此外，还要求有较高的机械强度和化学稳定性。

压电陶瓷简介

压电特性的物理机制经过极化了的压电陶瓷片的两端会出现束缚电荷, 所以在电极表面上吸附了一层来自外界的自由电荷。当给陶瓷片施加一外界压力F时，片的两端会出现放电现象。相反加以拉力会出现充电现象。这种机械效应转变成电效应的现象属于正压电效应。另外, 压电陶瓷具有自发极化的性质, 而自发极化可以在外电场的作用下发生转变。因此当给具有压电性的电介质加上外电场时会发生如图所示的变化, 压电陶瓷会有变形。然而, 压电陶瓷之所以会有变形, 是因为当加上与自发极化相同的外电场时, 相当于增强了极化强度。极化强度的增大使压电陶瓷片沿极化方向伸长。相反, 如果加反向电场,则陶瓷片沿极化方向缩短。这种由于电效应转变成机械效应的现象是逆压电效应。

压电陶瓷的原理及其应用

压电陶瓷是一类具有压电特性的电子陶瓷材料，压电陶瓷材料构成的主要成分是具有铁电性的晶粒，通过强直流电场进行极化处理后，使原来铁电晶粒的混乱取向的各自发极化矢量沿电场方向择优取向，经过极化处理后的压电陶瓷在电场取消之后会保留一定的宏观剩余极化强度，从而具有了一定的压电性质。

压电陶瓷的应用十分广泛，其中还包括超声波换能器。超声波换能器是利用压电陶瓷的逆压电效应，将输入的高频电功率转换为机械功率（超声波）并将机械功率传递出去的一种装置，其元件就是压电陶瓷，可以通过改变压电陶瓷的形状及规格，以适应不同超声波换能器的不同工作形式及频率需求。

压电陶瓷压电材料的选择

压电换能器材料的主要性能参数有：(1) 压电应变常数表示当压电晶体受到外界的单位电压时，所产生的应变大小。(2) 压电电压常数表示当压电晶体上受到外界单位应力时，所产生的电压梯度大小。这两个参数是衡量压电晶体材料发射性能的重要参数，参数越大，发射性能越好，发射灵敏度越高。(3) 频率常数压电晶片的固有频率和其厚度乘积是一个常数，称为频率常数N，由此看出晶片厚度与谐振频率成反比，而超声波的频率主要取决于晶片的厚度和晶片中的声速。