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锆钛酸铅系压电陶瓷pzt.ppt

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文档介绍:对于某些晶体或陶瓷:
当沿着一定方向受到外力作用时,内部就产生极化现象,同时在某两个表面上产生符号相反的电荷;
当外力去掉后,又恢复到不带电状态;
当作用力方向改变时,电荷的极性也随着改变;
晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。
上述现象称为正压电效应。反之,如对晶体施加一定变电场,晶体本身将产生机械变形,外电场撤离,变形也随着消失,称为逆压电效应。
5.1 工作原理
1、压电效应及压电材料

第一页,共26页。

石英晶体

第二页,共26页。

石英晶体压电效应示意图
沿X轴或Y轴作用力,产生压电效应;
沿Z轴作用力,不产生压电效应

第三页,共26页。

压电片受力电荷极性
石英晶体受力方向与电荷极性的关系
纵向压电效应
(沿X轴作用力)
横向压电效应
(沿Y轴作用力)

第四页,共26页。

压电陶瓷的极化过程和压电原理图
压电陶瓷

第五页,共26页。

压电方程与压电系数

(dij——压电常数)
压电常数下标的含义:
第一个下标:表示极化方向,i=1,2,3分别代表X,Y,Z轴;
第二个下标:表示作用力的方向,
j=1,2,3,4,5,6分别代表沿X轴,Y轴,Z轴方向的单向应力和垂直于X轴,Y轴,Z轴平面(即YZ平面,XZ平面,XY平面)作用的剪切力;
剪切力的作用方向

第六页,共26页。

压电材料
对压电材料的要求:
①转换性能:具有较高的耦合系数或具有较大的压电常数;
②机械性能:压电元件作为受力元件,希望它的机械强度高、机械刚度大。以期获得宽的线性范围和高的固有振动频率;
③电性能:希望具有高的电阻率和大的介电常数,以期望减弱外部分布电容的影响并获得良好的低频特性;
④温度和湿度稳定性要好:具有较高的居里点、以期望得到宽的工作温度范围;
⑤时间稳定性:压电特性不随时间蜕变。

第七页,共26页。

分类:
单晶体
石英(SiO2):最早使用,天然晶体,稳定,高
强度,温度稳定性好,但压电常数小;
水溶性压电晶体(酒石酸钾钠、硫酸锂等):
压电常数大,但受温、湿度影响大;
铌酸锂晶体:耐高温、压电性能和时间稳定性好,
但质脆,热冲击性差;

第八页,共26页。

多晶体(压电陶瓷)
钛酸钡压电陶瓷:压电常数高,价格便宜,但机械
强度较差;
锆钛酸铅系压电陶瓷(PZT):性能教稳定,压电常
数较高;
铌酸盐系压电陶瓷:居里点较高和机械强度较高;
铌镁酸铅压电陶瓷:居里点和压电常数较高,
可在高温及高压下工作。
有机压电材料(压电橡胶、塑料等)
柔软、不易破碎,可大量生产,面积较大

第九页,共26页。

常用压电材料性能参数

第十页,共26页。

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上传人:977562398 2021/12/4 文件大小:2.77 MB

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