压电陶瓷简介课件.ppt

《压电陶瓷简介课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《压电陶瓷简介课件.ppt（32页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、自然界中的压电材料石英,压电陶瓷,高分子压电材料（压电薄膜）,压电陶瓷历史,1880年 法国的P.Curie和J.Curie兄弟在研究热电性与晶体对称 性的关系时发现了正压电效应这一物理现象，他们所 报导的这些晶体中就有后来广为研究的罗息盐(NaKC4H4O6.4H2O酒石酸钾钠)。1881年 李普曼(G.Lippman)根据能量守恒和电荷量守恒的 原理，推测逆压电效应(Converse piezoelectric effect)的存在，这一预言很快就被居里兄弟用实验所证实。后来 发现了磷酸二氢钾、硫酸锂单水化合物和BaTiO3等重要压电晶体。,1916年 朗之万(Langevin)用压电石英

2、晶体作成水下发射和接收 换能器，这是最早的压电换能器，并用于探测水下的物体。1918 年 卡迪（Cady）研究了罗息盐晶体在机械谐振频率特有的电性能，导致罗息盐电声组件问世。1921年 相继研制成功石英谐振器和滤波器，开创 了压电效应在稳频、计时和电子技术方面 的应用。,压电陶瓷历史,1947年采用BaTiO3压电陶瓷制成了拾音器，这对压电材料的应用具有重大意义，极大地刺激了 压电陶瓷材料的研究与应用开发。1969年发现聚偏氟乙烯薄膜制程的驻极体具有优良的压电性后，聚合物驻极体的研究和应用迅速发展起来。,压电陶瓷历史,常见的压电陶瓷材料,1、钛酸钡（BaTiO3）压电陶瓷具有较高的压电系数和介

3、电常数，机械强度不如石英。2、锆钛酸铅Pb（ZrTi）O3系压电陶瓷（PZT）压电系数较高，各项机电参数随温度、时间等外界条件的变化小，在锆钛酸铅的基方中添加一两种微量元素，可以获得不同性能的PZT材料。3、铌镁酸铅Pb(MgNb)O3-PbTiO3-PbZrO3压电陶瓷（PMN）具有较高的压电系数，在压力大至700kg/cm2仍能继续工作，可作为高温下的力传感器。,压电原理,石英的晶体结构,(b),(a),+,+,-,-,-,Y,X,X,Y,硅氧离子的排列示意图(a)硅氧离子在Z平面上的投影（b）等效为正六边形排列的投影,+,石英的压电机制,压电陶瓷的极化,直流电场E,剩余极化强度,剩余伸长

4、,电场作用下的伸长,(a)极化处理前,(b)极化处理中,(c)极化处理后,极化后的压电陶瓷,压电效应,压电效应,逆压电效应,压电陶瓷等效模拟电路,并联模拟电路 串联模拟电路,压电应变常数d33:表示在压电晶体上施加单位电压时所产生的应变大小。压电电压常数g33：表示作用在压电晶体上单位应力所产生的电压梯度大小。,压电材料的主要性能参数,压电材料的主要性能参数,介电常数:机电耦合系数K:表示压电材料机械能(声能)与电能之间的转换效率。机械品质因子Qm:压电晶片在谐振时贮存的机械能E贮与在一个周期内损耗的能量E损之比称为机械品质因子Qm。,频率常数Nt:压电晶片的厚度与固有频率的乘积是一个常数，这

5、个常数叫做频率常数。居里温度Tc：使压电材料的压电效应消失的温度。,压电材料的主要性能参数,压电材料的主要特性,转换性能：要求具有较大的压电常数。机械性能：机械强度高、刚度大。电性能：高电阻率和大介电常数。环境适应性：温度和湿度稳定性要好，要求具有较高的居里点，获得较宽的工作温度范围。时间稳定性：要求压电性能不随时间变化。,压电材料应用,压电陶瓷按照应用分类共分为七大类：压电振荡器及材料压电声电组件：蜂鸣器、送话器、受话器、压电喇叭 压电超音波换能器：超音波清洗、超音波雾化、超音波美容、超音波探测信息处理组件：滤波器、谐振器、检波器、监频器、表面声波、延迟线 动力装置：点火器、超音波切割、超音波粘接、压电马达、压电变压器压电传感器：速度、加速度计、角速度计、微位移器光电组件：光调节器、光调节阀、光电显示、光信息储存、影象储存和显示 目前市场容量最大的组件是频率组件，主要包括滤波器和谐振器。,奥迪威公司压电蜂鸣片,电声元件,开放式超声波传感器,超声波雾化片,奥迪威其它压电产品,超声波马达,C-171微型旋转陶瓷电机,超声波压电陶瓷电机,液晶电视用模组,压电陶瓷点火器,谢谢,