压电陶瓷

压电陶瓷

压电陶瓷是人工制造的多晶体压电材料，是压电式传感器中应用最广泛的压电材料类型之一。与天然单晶石英不同，压电陶瓷需经过极化处理才具有压电性。

工作原理

原始的压电陶瓷内部晶粒杂乱分布，极化效应相互抵消，呈中性，不具有压电性质。通过施加强直流外电场，晶粒的极化方向发生转动并趋向于按外电场方向排列，使材料整体得到极化。当外电场强度达到饱和程度后撤去外电场，材料仍保持剩余极化，从而具有压电特性。压电陶瓷要具有压电效应，需要有外电场和压力的共同作用。

主要类型

• 钛酸钡（BaTiO₃）：最早发现的压电陶瓷之一，压电系数大，但工作温度较低（最高70°C）。
• 锆钛酸铅（PZT）：1955年由B. Jaffe等人发现，是目前最常用的压电陶瓷，工作温度较高，压电性优越。PZT含铅，对环境和健康有一定危害，无铅压电陶瓷是重要发展方向。

特性

压电陶瓷的压电系数比石英晶体大得多，灵敏度高，但稳定性（压电系数随时间或温度升高而减小）和机械强度不如石英晶体。其压电系数、弹性系数、介电常数、居里点等性能参数详见27-第6章_压电式传感器-6.1-工作原理_2中的表6-1。