電介質(zhì)的電像法_電介質(zhì)常數(shù)_壓電傳感器壓電介質(zhì)分類
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壓電介質(zhì)可分為三類:(1)石英晶體(天然,單晶休);(2)壓電陶瓷(人工制造,多晶體);(3)高分子壓電材料。
1.石英晶體
石英晶體是一種天然形成的性能極為優(yōu)異的單晶體壓電材料。它具有穩(wěn)定性好、可靠性高、響應(yīng)速度快、壓電常數(shù)自然變化率低(在20-200℃時(shí),僅為-0.0001/攝氏度 )等特點(diǎn),,廣泛用于制作標(biāo)準(zhǔn)傳感器以及高精度傳感器。
2.壓電陶瓷
壓電陶瓷是一種人工合成的多晶體壓電材料,內(nèi)部具有大址微觀極化區(qū)。無(wú)外電場(chǎng)作用時(shí),各極化區(qū)在晶體中呈雜散狀、極化方向各異,因此壓電陶瓷平時(shí)呈電中性。當(dāng)施加外電場(chǎng)時(shí),極化方向統(tǒng)一,此時(shí)圍繞原子核的電子獲得動(dòng)能,脫離原子核束縛成為自由電子。這些自由電子和失去電子顯正電性的原子核在外電場(chǎng)作用下逐漸形成內(nèi)部微弱勢(shì)壘電場(chǎng)。從電工學(xué)理論可知,微觀上所謂勢(shì)壘電場(chǎng)就是“兩側(cè)堆積電性各異電子組成的作用范圍”,宏觀上表現(xiàn)為壓電陶瓷表面呈現(xiàn)大量電荷。
壓電陶瓷不同于自然界其他電介質(zhì),在外電場(chǎng)失去時(shí),其內(nèi)部極化區(qū)仍存有很強(qiáng)剩余極化強(qiáng)度,如沿極化方向施加外力,其表面也能產(chǎn)生電荷。換句話說(shuō),壓電陶瓷也具有壓電效應(yīng)。
常用的壓電陶瓷有鉆欽酸鉛系列壓電陶瓷(PZT)、非鉛系壓電陶瓷等。
3.高分子壓電材料
高分子壓電材料是近年來(lái)發(fā)展較快的一種新型壓電材料。它的特點(diǎn)是壓電常數(shù)較高,如聚偏二氟乙烯(PVF2或PVDF)的壓電常數(shù)比壓電陶瓷高十幾倍,其輸出脈沖電壓可直接驅(qū)動(dòng) CMOS集成門電路。
這種材料質(zhì)地柔軟,可以拉伸成薄膜或套管狀。另外,價(jià)格便宜,不易破碎,具有防水性。其測(cè)量范圍可達(dá)80dB,頻響范圍從0.1Hz直至10九次方Hz?梢(jiàn)它是一種較為理想的電聲材料。
高分子壓電材料的工作溢度適用范圍為100℃以下,機(jī)械強(qiáng)度較低,不耐紫外線照射。
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