压电陶瓷材料及应用
压电陶瓷分类及应用
压电陶瓷分类及应用
压电陶瓷是一种具有压电效应的陶瓷材料。
压电效应是指在外加机械应力或电场作用下，压电陶瓷会发生尺寸变化或极化现象，从而产生电荷分布。
根据压电陶瓷材料的组成和性质，可以将其分为几种不同的分类。
一、根据压电性能可将压电陶瓷分为高压电效应陶瓷和低压电效应陶瓷。
高压电效应陶瓷具有较高的压电系数和较大的震荡频率，适用于高频和高精度的应用，如声子滤波器、超声波发生器、压电换能器等。
低压电效应陶瓷的压电系数较低，主要用于压电传感器、压电陶瓷振动器、电子器件的稳定和控制等应用。
二、根据晶体结构的不同，压电陶瓷可以分为三类：酸性压电陶瓷、硼酸盐压电陶瓷和锆钛酸钾压电陶瓷。
酸性压电陶瓷是指以三方晶系的负电性轴为基础，具有良好的机械和电性能。
硼酸盐压电陶瓷主要以硼酸盐基质为主，具有较高的压电系数和介电常数。
锆钛酸钾压电陶瓷是一类常用的压电陶瓷材料，具有较高的压电系数和压电耦合因子，在声波传感器和应用中得到广泛应用。
三、根据应用领域的不同，压电陶瓷可以分为多种类型。
在声学领域，压电陶瓷广泛应用于扬声器、电麦克风、声波发生器、声子滤波器等装置中。
在控制领域，压电陶瓷用于压电陶瓷驱动器、压电陶瓷换向器、压电陶瓷伺服控制系统等。
在传感领域，压电陶瓷被应用于压力传感器、加速度传感器、应力传感器等。
在医疗领域，压电陶瓷用于超声波显像设备、超声刀、超声治疗仪等医疗器械中。
压电陶瓷材料以其优越的压电性能和物理特性，在电子、声学、控制等领域中具有广泛的应用前景。
随着科学技术的发展，压电陶瓷材料的研究和应用将更加深入和广泛。
压电陶瓷及其应用培训资料
超声波发生器
利用压电陶瓷的逆压电效应产生超声波，广泛应用于无损检测、医疗成像等领域 。
麦克风
利用压电陶瓷的压电效应，将声音转化为电信号，用于语音识别、录音等场合。
振动控制
振动隔离
通过控制压电陶瓷的形变，实现精密 仪器的振动隔离，提高测量精度。
振动主动控制
利用压电陶瓷的逆压电效应产生反作 用力，对结构振动进行主动控制，提 高结构的稳定性。
易于加工和集成
压电陶瓷可以通过微加工 技术进行加工和集成，实 现小型化和高精度。
压电陶瓷的发展历程
早期发展
20世纪初，科学家开始研 究压电陶瓷，并逐渐应用 于声呐、无线电等领域。
中期发展
随着科技的发展，压电陶 瓷在传感器、换能器等领 域的应用逐渐增多，性能 也不断提高。
近期发展
随着新材料和加工技术的 发展，压电陶瓷在微纳尺 度、智能传感器等领域的 应用越来越广泛。
电子听诊器
压电陶瓷在电子听诊器中作为传感器，将心跳或呼吸产生的 机械振动转换为电信号，用于医学诊断。
电子听诊器具有操作简便、准确度高、可重复性好等优点， 广泛应用于临床医学和家庭保健领域。
05
压电陶瓷的未来展望
新材料与新工艺的发展
新型压电陶瓷材料
随着科技的不断进步，新型压电陶瓷材料如纳米压电陶瓷、高温压电陶瓷等将不断涌现，为压电陶瓷 的应用提供更多可能性。
压电陶瓷及其应用培 训资料
目录
• 压电陶瓷简介 • 压电陶瓷的工作原理 • 压电陶瓷的应用领域 • 压电陶瓷的应用实例 • 压电陶瓷的未来展望
01
压电陶瓷简介
压电效应与压电陶瓷
压电效应
某些材料在受到外部压力时会产生电 场，这种现象称为压电效应。利用压 电效应制作的陶瓷称为压电陶瓷。
压电陶瓷的工作原理与应用
压电陶瓷的工作原理与应用1. 什么是压电陶瓷？压电陶瓷是一种具有压电效应的陶瓷材料，具有特殊的物理性质。
当施加压力或电场时，压电陶瓷会发生正比例的形变或电荷分布变化。
其工作原理基于压电效应，即通过施加压力或电场激发压电陶瓷产生形变或电荷分布的变化。
压电陶瓷材料主要由氧化物和复合材料组成，具有稳定的物理和化学性质。
2. 压电陶瓷的工作原理压电陶瓷的工作原理基于压电效应，分为压电效应和逆压电效应两种模式。
2.1 压电效应压电效应是指当施加机械应力于压电陶瓷时，会在材料内产生电荷分离。
这种电荷分离是由于晶格结构的变化所引起的。
压电效应的量级与施加的压力成正比。
压电效应是压电陶瓷实现能量转换、传感和控制的基础。
2.2 逆压电效应逆压电效应是指当施加电压于压电陶瓷时，会导致陶瓷的形变。
施加电压使得陶瓷内部的电荷重分布，进而引起形变。
逆压电效应可以通过改变施加的电压来精确控制压电陶瓷的形变，因此广泛应用于执行器和传感器等领域。
3. 压电陶瓷的应用压电陶瓷由于其独特的物理性质和工作原理，在众多领域中有着广泛的应用。
3.1 压电陶瓷传感器压电陶瓷传感器是利用压电效应对外界压力或应力进行测量的传感器。
通过安装压电陶瓷传感器可以实现对力、质量、压力等物理量的测量和检测。
压电陶瓷传感器广泛应用于工业自动化、航空航天等领域中。
3.2 压电陶瓷应用于超声波技术压电陶瓷在超声波技术中起到重要的作用。
通过施加交变电场，压电陶瓷可以产生超声波。
超声波技术在医学成像、材料检测和土木工程中有着广泛的应用。
3.3 压电陶瓷控制器压电陶瓷控制器是通过施加电压控制陶瓷的形变的装置。
压电陶瓷控制器可以用于精确控制执行器、阀门等的位置和形变。
在精密仪器、机械控制等领域中被广泛应用。
3.4 压电陶瓷用于发电压电陶瓷可以通过压电效应转换机械能为电能。
将压电陶瓷放置在机械振动环境中，可以利用振动能量产生电能。
这种方法在一些低功率应用中具有潜力，如自动感应式无线传感器等。
压电陶瓷的应用及原理
压电陶瓷的应用及原理引言压电陶瓷是一种特殊的陶瓷材料，具有压电效应和逆压电效应。
其应用广泛，涉及到许多领域，如传感器、换能器、滤波器等。
本文将介绍压电陶瓷的应用及其原理。
压电效应原理压电效应是指将压力施加到压电陶瓷上时，会产生电荷的现象。
这是由于压电陶瓷的晶格结构造成的。
当通过施加压力使晶格略微变形时，晶格内的正负离子会发生位移，使整个陶瓷材料的两端产生电荷差。
这种电荷差可以通过外接电路来利用。
压电陶瓷的应用1. 压电传感器压电陶瓷可以用作压力传感器，用于测量、检测和监测各种参数，如力、压力、加速度等。
在汽车、航空航天、医疗设备等领域有着广泛的应用。
例如，将压电陶瓷安装在汽车刹车系统上，可以用来感知刹车力的大小，从而实现自动刹车或防抱死系统。
2. 压电换能器压电陶瓷还可以用作换能器，将电能转换为机械振动或声波能量。
这种转换是双向的，也可以将机械振动或声波能量转换为电能。
压电陶瓷的换能器应用广泛，如超声波清洗、超声波焊接、声纳等。
3. 压电陶瓷的滤波器由于压电陶瓷具有频率选择性和频率稳定性，它可以用作滤波器。
在通信、电子设备等领域中，使用压电陶瓷制造滤波器可以有效地去除杂散信号，提高信号的质量。
4. 压电陶瓷的振动传感器压电陶瓷也可以用作振动传感器，用于测量和监测结构物体的振动频率、幅度等参数。
在工程结构监测、地震监测等领域有着广泛的应用。
5. 压电陶瓷的声波传感器压电陶瓷还可以用作声波传感器，用于测量和检测声波信号。
在语音识别、声频分析等领域中有着重要的应用。
结论压电陶瓷作为一种特殊的陶瓷材料，具有压电效应和逆压电效应，被广泛用于各种领域。
通过压电效应原理，压电陶瓷可以实现电能和机械能之间的互换，从而应用于传感器、换能器、滤波器等设备中。
随着科技的不断发展，压电陶瓷的应用也将不断扩展，为各行业带来更多的便利和创新。
压电陶瓷用途
压电陶瓷用途压电陶瓷是一种特殊的陶瓷材料，具有压电效应。
它在应用领域有着广泛的用途。
本文将从几个方面介绍压电陶瓷的用途。
一、传感器领域压电陶瓷具有压电效应，当施加力或压力时，会产生电荷或电压。
因此，它在传感器领域有着重要的应用。
例如，压电陶瓷可以用于压力传感器，通过测量电荷或电压的变化来测量外界压力的大小。
此外，压电陶瓷还可以用于加速度传感器、力传感器、声音传感器等。
二、声学设备领域压电陶瓷在声学设备领域有着广泛的应用。
例如，压电陶瓷可以用于扬声器，通过施加电压来产生声音。
同时，它也可以用于麦克风，通过感应声音振动来产生电信号。
此外，压电陶瓷还可以用于超声波发生器、声纳等声学设备。
三、机械设备领域由于压电陶瓷具有压电效应和压电逆效应，可以将机械能转化为电能，也可以将电能转化为机械能。
因此，在机械设备领域有着广泛的应用。
例如，压电陶瓷可以用于振动器，通过施加电压来产生机械振动。
同时，它也可以用于马达或执行器，通过施加电压来实现精确的运动控制。
四、医疗设备领域压电陶瓷在医疗设备领域也有着重要的应用。
例如，压电陶瓷可以用于超声波医疗设备，通过施加电压来产生超声波，用于医学诊断和治疗。
此外，压电陶瓷还可以用于人工耳蜗，将声音转化为电信号，帮助聋哑人恢复听力。
五、电子设备领域压电陶瓷在电子设备领域也有着广泛的应用。
例如，压电陶瓷可以用于压电陶瓷滤波器，通过施加电压来改变其振动频率，实现信号的滤波和调谐。
此外，压电陶瓷还可以用于电子驱动器、电子开关等电子设备。
压电陶瓷具有广泛的应用领域，包括传感器、声学设备、机械设备、医疗设备以及电子设备等。
它的独特性能使其成为许多领域中不可或缺的材料。
随着科技的不断发展，相信压电陶瓷的应用领域还将不断拓展和深化。
压电陶瓷的原理和应用
压电陶瓷的原理和应用概述压电陶瓷是一种特殊的材料，它具有压电效应，能够将机械能转化为电能。
压电陶瓷在许多领域都有广泛的应用，如声音传感器、振动马达、压力传感器等。
本文将介绍压电陶瓷的原理和一些常见的应用。
压电效应原理压电效应是指当施加在压电材料上的压力或变形时，会在其表面产生电荷。
这种效应是由于压电材料的晶格结构具有非对称性导致的。
压电效应可以通过外电场和外压力来激活，也可以通过压电材料的自身应力来激活。
压电陶瓷的结构压电陶瓷通常由铁电陶瓷和铅酸铌酸铁锆陶瓷两种材料组成。
铁电陶瓷具有铁电性质，能够在外电场的作用下产生电荷。
而铅酸铌酸铁锆陶瓷则具有高压电效果。
常见应用声音传感器压电陶瓷在声音传感器方面有着广泛的应用。
它可以将声波转化为电信号，用于测量声音的频率和强度。
声音传感器常被应用于无线通讯设备、音频设备等。
振动马达压电陶瓷的振动性能使其成为振动马达的理想材料。
通过施加交变电场，压电陶瓷可以产生机械振动，用于实现各种振动设备，如手机震动、电动牙刷等。
压力传感器由于其压电效应，压电陶瓷可用于制造高灵敏度的压力传感器。
当施加压力时，压电陶瓷会产生电荷输出，用于测量压力的大小。
压力传感器广泛应用于工业自动化、机械设备等领域。
超声波产生器压电陶瓷可以将电能转化为超声波的机械能，因此被广泛应用于超声波产生器中。
通过控制电场的频率和强度，压电陶瓷可以产生高频率的超声波，用于医疗成像、清洗设备等。
光学设备压电陶瓷的机械性能和光学性能使其成为光学设备中的重要组成部分。
压电陶瓷可以用于调整光学元件的位置和形状，实现自动对焦、光阑调控等功能。
总结压电陶瓷凭借其独特的压电效应，在许多领域都有着重要的应用。
从声音传感器到光学设备，压电陶瓷都为这些设备的正常运行提供了关键的功能支持。
随着科学技术的不断发展，压电陶瓷的应用前景将会更加广阔。
压电生物陶瓷
压电生物陶瓷
压电生物陶瓷是一种特殊类型的陶瓷材料，具有压电效应。
压电效应是指某些材料在受到力或压力作用时可以产生电荷，或者在施加电场时可以发生形变或振动。
压电生物陶瓷通常是由钛酸锆钠（PZT）等压电陶瓷材料制成。
这些陶瓷材料在生物医学领域中具有广泛的应用，例如：
1. 超声成像：压电生物陶瓷可以用作超声探头中的压电晶体，将电能转换为声能，从而产生超声波。
这些超声波可以用于医学成像，如超声心动图和超声检查。
2. 聆听设备：压电生物陶瓷也可用于人工耳蜗和听力辅助设备中。
它们可以将声音信号转换为电信号，然后传输到听神经中，使听力受损的人能够感知声音。
3. 骨科修复：压电生物陶瓷可以用于骨科修复和骨折治疗。
它们可以作为骨植入物，通过施加电场刺激骨细胞的生长和修复，促进骨骼愈合。
4. 神经刺激：压电生物陶瓷可以用于神经刺激和神经调控。
通过施加电场刺激神经组织，它们可以用于治疗神经性疾病、缓解疼痛和恢复神经功能。
压电生物陶瓷的优点包括其稳定性、可靠性和生物相容性。
它们可以根据特定应用的需求进行制备和形状设计，并且在医学和生物领域中具有广泛的应用潜力。
压电陶瓷片有哪些应用？
压电陶瓷片有哪些应用？
压电陶瓷片是一种具有压电效应的陶瓷材料，当施加机械压力或电场时，可以产生电荷分离和电势差。
由于其特殊的性质，压电陶瓷片在许多领域有广泛的应用。
以下是一些常见的应用领域：
1. 声学设备：压电陶瓷片可以用于声学传感器和扬声器，用于声波的发射、接收和转换，如超声波传感器、麦克风、声纳等。
2. 振动和运动控制：压电陶瓷片可以将电能转换为机械振动能量，用于振动传感器、振动马达、精密定位装置和精密控制系统。
3. 气体点火器：压电陶瓷片可以产生高电压放电，用于点燃燃气、液化石油气等燃料，如燃气灶、燃气热水器等。
4. 压力传感器：压电陶瓷片可以将压力转换为电信号，用于测量和监测压力变化，如压力传感器、压力开关等。
5. 温度补偿器：压电陶瓷片的电性质随温度变化较小，可以用于温度补偿器，用于精确测量和控制温度。
6. 超声波清洗和焊接：压电陶瓷片可以产生高频超声波振动，用于清洗和焊接应用，如超声波清洗机、超声波焊接机等。
7. 医疗设备：压电陶瓷片可以用于医疗设备，如超声波成像、超声波治疗、超声波刀等。
此外，压电陶瓷片还在其他领域有一些应用，如流量计、压力控制器、电子锁、电子烟、汽车喇叭等。
由于其高效、可靠和精确的性能，压电陶瓷片在现代科技中扮演着重要的角色。
压电陶瓷的应用实例
压电陶瓷的应用实例压电陶瓷是一种具有压电效应的陶瓷材料，广泛应用于传感器、换能器、马达和声波器件等领域。
它的压电效应表现为在施加机械应力或者电场时产生电荷，比如压电陶瓷在马达中能够将电能转化为机械能，广泛应用于汽车雨刷器、燃油喷射系统和阻尼器件中。
以下将介绍压电陶瓷在压电传感器、声波器件和医疗设备中的应用实例。
一、压电传感器应用实例1.1 压力传感器压电陶瓷作为一种良好的压电材料，可以应用在压力传感器中。
通过将压电陶瓷固定在传感器结构上，当外部施加压力变化时，压电陶瓷将产生相应的电荷信号。
这种压电传感器可以用于测量汽车发动机的油路压力、液压系统的压力、化工设备的压力等。
在工业自动化控制系统中，通过安装压电陶瓷传感器可以实现对压力的准确测量和监控，保障生产设备的安全运行，并且实现智能化的生产管理。
1.2 加速度传感器压电陶瓷还可以用于制作加速度传感器，通过压电陶瓷的压电效应可以实现对加速度的测量。
加速度传感器在汽车安全系统中应用广泛，例如车载气囊系统、车辆稳定控制系统等，通过安装压电陶瓷传感器可以实现对车辆的加速度变化进行实时监测，从而保障车辆和乘车人员的安全。
二、声波器件应用实例2.1 超声波清洗压电陶瓷作为一种能够产生超声波的材料，可以应用于超声波清洗设备中。
通过在超声波清洗设备中引入压电陶瓷换能器件，其在外加电压的作用下将电能转化为超声波能量，从而实现对工件表面的高效清洗。
超声波清洗广泛应用于电子元件、精密零部件、医疗器械、眼镜等领域，通过使用压电陶瓷换能器件可以实现清洗效果更加彻底、清洗时间更短、清洗效率更高的优势。
2.2 超声波医疗器械压电陶瓷还应用于超声波医疗器械中，例如超声波图像设备、超声波治疗仪器等。
通过在超声波医疗器械中使用压电陶瓷换能器件，可以实现对超声波的产生和控制，从而实现对人体组织的成像和治疗。
超声波成像中通过压电陶瓷换能器件产生的超声波可以实现对内部器官的清晰成像，帮助医生进行准确诊断。
压电陶瓷材料
压电陶瓷材料压电陶瓷材料是一种能够产生压电效应的材料，它具有压电效应和介电效应。
压电效应是指在材料受到外力作用时，会产生电荷分离，从而产生电压；而介电效应是指在外电场作用下，材料会发生极化现象。
因此，压电陶瓷材料具有很高的应变灵敏度和介电常数，广泛应用于传感器、换能器、滤波器、压电陶瓷换能器、压电陶瓷马达、压电陶瓷振动器等领域。
压电陶瓷材料的基本原理是通过应力-电压效应和电压-应变效应来实现能量的转换。
在应力-电压效应中，当外力作用于压电陶瓷材料时，材料内部的正负电荷会发生分离，从而产生电压；而在电压-应变效应中，当外加电压作用于材料时，材料会产生相应的应变。
这种能量转换的特性使得压电陶瓷材料在各种领域得到了广泛的应用。
在传感器方面，压电陶瓷材料可以将机械能转换为电能，从而实现对压力、力、加速度、振动等物理量的检测和测量。
在换能器方面，压电陶瓷材料可以将电能转换为机械能，用于声波的发射和接收。
在滤波器方面，压电陶瓷材料可以利用其介电效应来实现对特定频率信号的滤波。
在压电陶瓷换能器、马达、振动器等方面，压电陶瓷材料可以实现能量的高效转换和控制。
除了以上应用外，压电陶瓷材料还在医疗、汽车、航空航天等领域得到了广泛的应用。
在医疗领域，压电陶瓷材料可以用于超声波探测和治疗；在汽车领域，压电陶瓷材料可以用于汽车传感器、超声波清洗等；在航空航天领域，压电陶瓷材料可以用于飞机结构健康监测、声学阵列等方面。
总的来说，压电陶瓷材料具有很高的应变灵敏度和介电常数，能够实现能量的高效转换，广泛应用于传感器、换能器、滤波器、压电陶瓷换能器、压电陶瓷马达、压电陶瓷振动器等领域，同时在医疗、汽车、航空航天等领域也有着重要的应用。
随着科技的不断发展，相信压电陶瓷材料将会有更广阔的应用前景。
压电陶瓷原料
压电陶瓷原料
压电陶瓷是一种具有压电效应的陶瓷材料，其性质使其在压电传感器、压电换能器、压电马达等领域得到广泛应用。
压电陶瓷的原料主要包括以下几种：
1.氧化物陶瓷材料：压电陶瓷的主要成分通常是氧化物，如氧化
铅锆（PZT），氧化铅钛（PT），氧化铝（Al2O3）等。
这些氧化物是制备压电陶瓷的基础。
2.铅化合物：铅是许多压电陶瓷的重要成分，例如PZT。
这种陶
瓷通常包含铅酸铅、氧化铅等铅化合物。
3.钛化合物：钛也是一些压电陶瓷的主要组成部分，例如PT。
钛酸钛是一种常见的钛化合物。
4.锆化合物：锆是PZT等陶瓷中的另一重要元素，锆酸锆是其中
的一种。
5.其它添加剂：为了改变陶瓷的性能，可能会添加一些其它元素
或化合物，如镍、铁、钴等。
制备压电陶瓷通常需要将这些原料混合，并在高温条件下烧结成陶瓷坯体，然后通过切割、抛光等工艺制成最终的压电陶瓷元件。
需要注意的是，由于一些压电陶瓷中含有铅等有毒物质，生产和处理时需要采取相应的安全措施。
压电陶瓷材料的合成及应用
压电陶瓷材料的合成及应用压电陶瓷材料是一种能够将机械能转化为电能或将电能转化为机械能的材料，广泛应用于超声波发生器、声波过滤器等领域。
其独特的电学和机械性能，使得压电陶瓷材料被广泛关注和研究。
本文将探讨压电陶瓷材料的合成及应用。
一、压电陶瓷材料的合成1. 碳酸铅法碳酸铅法是目前最主要的压电陶瓷材料制备方法之一，其制备过程是将碳酸铅和钛酸铅混合在一起，经过多次煅烧和压制、烧结而成。
碳酸铅法制备的压电陶瓷材料具有稳定的性能、良好的压电性能和介电性能等特点。
2. 气相沉积法气相沉积法是利用化学气相沉积技术，在高温高压下合成压电陶瓷材料。
该方法制备出的压电陶瓷材料具有良好的均匀性和致密性，具有良好的压电响应和热稳定性。
3. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是通过溶胶-凝胶化学反应来合成陶瓷材料。
该方法具有简单、可控性强等优点，制备出的压电陶瓷材料具有均匀性好、结晶度高等特点。
二、压电陶瓷材料的应用1. 超声波发生器压电陶瓷材料具有压电效应，能够将电信号转化为机械运动，因此被广泛应用于超声波发生器中。
超声波发生器是利用压电片振动产生超声波，应用于水处理、非损检测、超声波清洗等领域。
2. 声波过滤器声波过滤器是利用压电陶瓷片的压电效应来调节机械振动谐振频率的装置，通常作为电子器件的支持层。
由于其具有稳定性好、压电响应时间短等特点，被广泛应用于无线电器件、计算机器件等领域。
3. 振动传感器振动传感器是利用压电陶瓷材料的压电效应来测量机械振动的装置，是工业控制中常用的传感器之一。
该传感器具有精度高、灵敏度高、可靠性高等特点，被广泛应用于飞行器、兵器装备、船舶、汽车等领域。
总之，压电陶瓷材料具有压电效应、介电效应等特点，被广泛应用于超声波发生器、声波过滤器、传感器等领域，具有重要的科学研究价值和实际应用价值。
未来，需要进一步探索陶瓷材料制备新方法，提高制备工艺的稳定性和效率，推动压电陶瓷材料的快速发展。
几种材料压电陶瓷的特性
1. 大功率发射材料ＹＴ－８型压电陶瓷: 该压电陶瓷材料具有良好压电性，机械强度高、矫顽场高，强场介电损耗低。
它主要用于超声清洗、强力超声钻孔、超声焊接、洁牙机探头、美容仪探头、超声手术刀探头、心血管治疗仪探头等。
2. 高灵敏度接收材料ＹＴ－５型压电陶瓷: 该压电陶瓷材料具有高机电耦合系数，适宜的介电常数、较高的灵敏度。
它主要用于高灵敏度换能器、流量计换能器、液位计换能器、加速度计换能器、超声检测换能器等。
3. 收发两用材料ＹＴ－４型压电陶瓷: 该压电陶瓷材料介于ＹＴ－８与ＹＴ－５之间，兼顾二者特点，具有较高的灵敏度，又具有较低介电损耗，对于发射功率不大而且可同时做接收用的收发两用换能器，选用本材料最合适。
目前用该压电陶瓷材料生产的超声雾化换能器已批量投产。
4. PZT压电陶瓷是将二氧化铅、锆酸铅、钛酸铅在1200度高温下烧结而成的多晶体。
具有正压电效应和负压电效应。
PZT压电陶瓷(锆钛酸铅)：其中P是铅元素Pb的缩写，Z是锆元素Zr的缩写，T是钛元素Ti的缩写
PZT是反铁电相PbZrO3和铁电相PbTiO3的二元固溶体，具有钙钛矿型结构。
PbTiO3和PbZrO3是铁电体和反铁电体的典型代表，因为Zr和Ti属于同一副族，
PbTiO3和PbZrO3具有相似的空间点阵形式，但两者的宏观特性却有很大的差异，钛酸铅为铁电体，其居里温度为492℃，而锆酸铅却是反铁电体，居里温度为232℃，如此大的差异引起了人们的广泛关注。
研究PbTiO3和PbZrO3的固溶体后发现PZT具有比其它铁电体更优良的压电和介电性能，PZT以及掺杂的PZT系列铁电陶瓷成为近些年研究的焦点.。
压电陶瓷的应用实例
压电陶瓷的应用实例
压电陶瓷是一种能够产生压电效应的陶瓷材料，具有良好的压电性能和稳定性，被广泛应用于各个领域。
以下是一些压电陶瓷的应用实例：
1. 声波发生器：将电能转换为声能的装置，通过压电陶瓷的压电效应产生声波，常用于喇叭、扬声器等声学设备。
2. 振动传感器：利用压电陶瓷的压电效应，将机械振动转换为电信号，用于振动测量、天平、加速度计等领域。
3. 超声波清洗器：通过压电陶瓷的压电效应产生高频振动，产生超声波，用于清洗和去污。
4. 压电陶瓷马达：利用压电陶瓷的压电效应，将电能转换为机械能，实现转动或线性运动，常用于精密仪器和精密定位设备。
5. 压电陶瓷压力传感器：利用压电陶瓷的压电效应，将外界压力转换为电信号，常用于压力测量和控制。
6. 陶瓷电容器：利用压电陶瓷的压电效应，将机械能转换为电能，用于存储和释放电能。
7. 压电陶瓷发电器：通过压电陶瓷的压电效应，将机械能转换为电能，实现能量的收集和转换。
8. 压电陶瓷驱动器：利用压电陶瓷的反压电效应，将电能转换
为机械能，用于驱动精密仪器和调整装置。
9. 压电陶瓷电子滤波器：通过压电陶瓷的压电效应，实现对电子信号的滤波和调节，用于电子设备中的信号处理。
10. 压电陶瓷剖面机：利用压电陶瓷的压电效应，实现对气象
雷达、船舶雷达、风电等设备的剖面测量。
以上仅为几个压电陶瓷的应用实例，压电陶瓷在传感器、马达、滤波器等领域具有广阔的应用前景。
第6章压电陶瓷材料及其应用1
第六章 压电陶瓷及其应用
压电材料在电子材料领域已占据相当大的比重， 并在各行各业得到了广泛应用。在电子学领域，如信 号处理、存贮显示、接收发射、计测、信号发生器及
416 415 414 413 412 411 410 409 0
a’ (a2c)1/3
a'，c'/pm
c’
200 300 T/°C PbZrO3瓷的晶胞参数与温度的关系
100
400
由于PbZrO3与PbTiO3结 构相似，且Zr与Ti离 子半径相近，故二者 可无限固溶。在不同 温度下，其晶型结构 及晶胞参数也会发生 变化。
2） PbTiO3系压电瓷
PbTiO 3 也属钙钛矿结构的铁电体，居里温度为 490 ℃。在此温度下会发生顺电立方相与铁电四方相 的转变。其相变前后晶胞参数的变化与BaTiO3类似，
但 PbTiO3的 c/a=1.063 ，较 BaTiO 3的 c/a=1.01大，即
具有更大的各相异性。
PbTiO 3 的矫顽电场大，故对其极化较困难。前
乏足够的结合能力，当瓷体由顺电相转变为铁电相时，
缓冲，可防止粉化，提高机械性能。
压电陶瓷的晶粒粗细，也很大程度上决定陶瓷的 机电耦合系数。这是由于在具有微粒结构的陶瓷中， 大量致密粒界的出现，既有利于自发极化的定向，也 能使逆压电效应带来的大量几何形变和应力得到缓冲， 这种缓冲作用，使大量机械能不能以适当的方式充分
a) 结晶的各向异性随温度升高而下降
对 PbTiO 3 ，在室温时， c/a=1.063 ；在 200 ℃时， c/a=1.050，即温度升高，c/a减小,电畴作90°转向所 造成的内应力下降，即电畴转向所受阻力下降，极化 容易进行。 对PbTiO3，在室温时，10kV/mm仍不能完全极化； 而在200℃时，用5.5kV/mm即可充分极化。
压电陶瓷的工作原理及应用
压电陶瓷的工作原理及应用1. 压电陶瓷的概述压电陶瓷是一种特殊的陶瓷材料，具有压电效应和逆压电效应。
在外力的作用下，压电陶瓷可以产生电荷分布的变化，从而产生电场；反之，当施加电场时，压电陶瓷也可以发生形变。
因此，压电陶瓷被广泛应用于压力传感、振动传感、声音放大等领域。
2. 压电陶瓷的工作原理压电效应是压电陶瓷的核心工作原理。
当外界施加压力或力对压电陶瓷施加变形时，会使陶瓷内部的晶体结构发生畸变，同时会引起电极上的电荷分布发生变化，导致产生电场。
反之，施加电场时，也会引起压电陶瓷的形变。
3. 压电陶瓷的应用领域3.1 压力传感•压电陶瓷可以将压力转化为电信号，常用于压力传感器。
通过测量压电陶瓷上的电荷变化，可以精确地测量压力的大小，广泛应用于工业、医疗、航空等领域。
3.2 振动传感•压电陶瓷具有较高的频率响应和灵敏度，可以将振动转化为电信号，常被应用于振动传感器。
通过对振动信号的监测和分析，可以实现故障诊断、结构健康监测等应用。
3.3 声音放大•压电陶瓷在声音放大器中起到了关键作用。
在压电陶瓷应用于扬声器时，施加电场可以使压电陶瓷发生形变，产生声音。
此外，将声音转化为电信号，再通过压电陶瓷放大的方式，可以实现音频放大的效果。
3.4 压电陶瓷驱动器•压电陶瓷驱动器是一种将电能转化为机械能的装置。
通过施加电场，将电能转化为压电陶瓷的形变，从而驱动其他机械设备的工作。
压电陶瓷驱动器在精密控制、精密位置传动等领域具有重要应用。
3.5 医疗领域•压电陶瓷在医疗领域中也有广泛应用。
例如，压电陶瓷可以应用于超声波探头中，将电信号转化为机械振动，实现超声波检测；还可以用于体外震波碎石设备中，将电信号转化为压力波，破碎体内结石等。
4. 压电陶瓷的优势和挑战4.1 优势•高灵敏度：压电陶瓷具有较高的灵敏度，可以将微小的压力、振动等转化为电信号。
•宽频带：压电陶瓷具有宽频带特性，可以应对不同频率范围的工作要求。
•高稳定性：压电陶瓷具有较高的稳定性，长期稳定工作不易受到环境因素的影响。
压电陶瓷材料
压电陶瓷材料引言压电陶瓷材料是一种特殊的陶瓷材料，可以在电场或压力作用下产生机械应变，并且在机械应变作用下也可以产生电荷。
这种材料具有独特的压电效应，因此在传感器、驱动器、滤波器等领域有着广泛的应用。
本文将介绍压电陶瓷材料的基本原理、制备方法和应用领域。
压电效应的基本原理压电效应是指某些材料在外加电场或机械应力作用下会发生尺寸的变化或电荷的分布，从而产生电压或电荷的现象。
对于压电陶瓷材料来说，其原子或分子结构具有非中心对称性，因此在电场作用下会引起正负电荷的分离，从而产生压电效应。
压电陶瓷材料的压电效应可以通过以下公式描述：$$ d = \\frac{D}{E} $$其中，d代表材料的压电应变系数，D为材料的压电极化强度，E为施加在材料上的电场强度。
根据此公式可知，压电应变系数越大，材料在给定电场下的机械变形就越明显。
压电陶瓷材料的制备方法1. 陶瓷烧结法陶瓷烧结法是目前最常用的制备压电陶瓷材料的方法之一。
其步骤可以概括为以下几个阶段：1.原料的制备：将所需的陶瓷粉末经过粉碎、混合等处理，得到均匀的混合物。
2.成型：将混合物进行成型，常用的方法有注塑成型、压片成型等。
3.烧结：将成型后的陶瓷材料置于高温炉中进行烧结，使其结晶化并形成密实的结构。
4.精加工：对烧结后的陶瓷材料进行精密加工，如磨削、抛光等，以获得所需的形状和尺寸。
2. 化学溶胶凝胶法化学溶胶凝胶法是另一种制备压电陶瓷材料的常用方法。
其步骤如下：1.溶胶制备：将所需的金属盐或有机金属化合物等混合物溶解在溶剂中，得到溶胶。
2.凝胶形成：通过控制溶胶的条件，如温度、浓度等，使溶胶发生凝胶化反应，形成凝胶。
3.热处理：将凝胶进行热处理，使其形成固体陶瓷。
4.精加工：对热处理后的陶瓷材料进行精密加工，以得到所需的形状和尺寸。
压电陶瓷材料的应用领域压电陶瓷材料由于其特殊的压电效应，被广泛应用在以下领域：1. 传感器压电陶瓷材料可以将机械信号转化为电信号，因此在传感器中经常被用于测量和检测。
压电陶瓷材料及应用
压电陶瓷材料及应⽤压电陶瓷材料及应⽤⼀、概述1.1电介质电介质材料的研究与发展成为⼀个⼯业领域和学科领域，是在20世纪随着电⽓⼯业的发展⽽形成的。
国际上电介质学科是在20世纪20年代⾄30年代形成的，具有标志性的事件是：电⽓及电⼦⼯程师学会（IEEE）在1920年开始召开国际绝缘介质会议，以后⼜建⽴了相应的分会（IEEE Dielectric and Electrical Insulation Society）。
美国MIT建⽴了以Hippel教授为⾸的绝缘研究室。
苏联列宁格勒⼯学院建⽴了电⽓绝缘与电缆技术专业，莫斯科⼯学院建⽴了电介质与半导体专业。
特别是德国德拜教授在20世纪30年代由于研究了电介质的极化和损耗特性与其分⼦结构关系获得了诺贝尔奖，奠定了电介质物理学科的基础。
随着电器和电⼦⼯程的发展，形成了研究电介质极化、损耗、电导、击穿为中⼼内容的电介质物理学科。
我国电介质领域的发展是在1952年第⼀个五年计划制定和实⾏以来，电⼒⼯业和相应的电⼯制造业得到迅速发展，这些校、院、所、⾸先在我国开展了有关电介质特性的研究和⼈才的培养，并开出了“电介质物理”、“电介质化学”等关键专业课程，西安交⼤于上海交⼤、哈尔滨⼯⼤等院校⼀道为我国培养了数千名绝缘电介质专业⼈才，促进了我国⼯程电介质的发展。
80年代初中国电⼯技术学会⼜建⽴了⼯程电介质专业委员会。
近年来，随着电⼦技术、空间技术、激光技术、计算机技术等新技术的兴起以及基础理论和测试技术的发展，⼈们创造各种性能的功能陶瓷介质。
主要有：（1）、电⼦功能陶瓷如⾼温⾼压绝缘陶瓷、⾼导热绝缘陶瓷、低热膨胀陶瓷、半导体陶瓷、超导陶瓷、导电陶瓷等。
（2）、化学功能陶瓷如各种传感器、化学泵等。
（3）、电光陶瓷和光学陶瓷如铁电、压电、热电陶瓷、透光陶瓷、光⾊陶瓷、玻璃光纤等。
（电介质物理——邓宏）功能陶瓷作为信息时代的⽀柱材料，以其独特的⼒、热、电、磁、光以及声学等功能性质，在各类信息的检测、转换、处理和存储中具有⼴泛的应⽤，是⼀类重要的、国际竞争极为激烈的⾼技术材料。
压电陶瓷
七、排塑：目的是将制粒时加入的粘合剂从毛坯中除掉。
应用
主要用途
常见运用
1、声音转换器声音转换器是最常见的应用之一。像拾音器、传声器、耳机、蜂鸣器、超声波探深仪、声纳、 材料的超声波探伤仪等都可以用压电陶瓷做声音转换器。如儿童玩具上的蜂鸣器就是电流通过压电陶瓷的逆压电 效应产生振动，而发出人耳可以听得到的声音。压电陶瓷通过电子线路的控制，可产生不同频率的振动，从而发 出各种不同的声音。例如电子音乐贺卡，就是通过逆压电效应把交流音频电信号转换为声音信号。
压电陶瓷
具有压电特性的电子陶瓷材料
01 基本释义
03 物质组成
目录
02 发展历史 04 特性
05 原理
07 应用
目录
06 制造工艺
压电陶瓷是一种能够将机械能和电能互相转换的信息功能陶瓷材料-压电效应，压电陶瓷除具有压电性外，还 具有介电性、弹性等，已被广泛应用于医学成像、声传感器、声换能器、超声马达等。压电陶瓷利用其材料在机 械应力作用下，引起内部正负电荷中心相对位移而发生极化，导致材料两端表面出现符号相反的束缚电荷即压电 效应而制作，具有敏感的特性，压电陶瓷主要用于制造超声换能器、水声换能器、电声换能器、陶瓷滤波器、陶 瓷变压器、陶瓷鉴频器、高压发生器、红外探测器、声表面波器件、电光器件、引燃引爆装置和压电陀螺等，除 了用于高科技领域，它更多的是在日常生活中为人们服务，为人们创造更美好的生活而努力。
其中u12为压电能，u1为弹性能，u2为介电能。
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。
压电功能材料 (1)
或
通过逆压电效应转换所 得的机械能 K 转换时输入的总电能
2
通过正压电效应转换所 得的电能 K 转换时输入的总机械能
2
压电陶瓷振子（具有一定形状、大小和被覆工作电极的压电陶 瓷体）的机械能与其形状和振动模式有关，不同的振动模式将有 相应的机电耦合系数。 如对薄圆片径向伸缩模式的耦合系数为Kp（平面耦合系数）； 薄形长片长度伸缩模式的耦合系数为K31（横向耦合系数）；
第六章 压电陶瓷
Qm=1/4ΠR1CΔ f×1012
ε
33=4C
tl
t/Π
Φ
Ct是薄圆片的低频电容(法拉),可在1KC频率下由电容电桥测出,lt为 薄圆片的厚度(米), Φ 为薄圆片的直径(米), ε 33为自由介电常数(法 拉/米)。 tgδ用电容电桥或万用电桥等测出。
d33用准静态测试仪测定。
圆柱体轴向伸缩模式的耦合系数为K33（纵向耦合系数）等。
第六章 压电陶瓷材料及应用
它是压电材料进行机-电能量转换的能力反映。
它与材料的压电常数、介电常数和弹性常数 等参数有关，是一个比较综合性的参数。其 值总是小于1。
Kt
Kp
K33 K15 K31
3、机械品质因数Qm
压电陶瓷在振动时，为了克服内摩擦需要消耗能量。机械品质 因数Qm是反映能量消耗大小的一个参数。Qm越大，能量消耗越小。机 械品质因数Qm的定义式是：
压电陶瓷是指经直流高压极化后，具有压电效应 的铁电陶瓷材料。 晶体受到机械力的作用时，表面产生束缚电荷， 其电荷密度大小与施加外力大小成线性关系，这种由 机械效应转换成电效应的过程称为正压电效应。 晶体在受到外电场激励下产生形变，且二者之间 呈线性关系，这种由电效应转换成机械效应的过程称 为逆压电效应。 力→形变→电压 正压电效应
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压电陶瓷材料及应用一、概述1.1电介质电介质材料的研究与发展成为一个工业领域和学科领域，是在20世纪随着电气工业的发展而形成的。
国际上电介质学科是在20世纪20年代至30年代形成的，具有标志性的事件是：电气及电子工程师学会（IEEE）在1920年开始召开国际绝缘介质会议，以后又建立了相应的分会（IEEE Dielectric and Electrical Insulation Society）。
美国MIT建立了以Hippel教授为首的绝缘研究室。
苏联列宁格勒工学院建立了电气绝缘与电缆技术专业，莫斯科工学院建立了电介质与半导体专业。
特别是德国德拜教授在20世纪30年代由于研究了电介质的极化和损耗特性与其分子结构关系获得了诺贝尔奖，奠定了电介质物理学科的基础。
随着电器和电子工程的发展，形成了研究电介质极化、损耗、电导、击穿为中心内容的电介质物理学科。
我国电介质领域的发展是在1952年第一个五年计划制定和实行以来，电力工业和相应的电工制造业得到迅速发展，这些校、院、所、首先在我国开展了有关电介质特性的研究和人才的培养，并开出了“电介质物理”、“电介质化学”等关键专业课程，西安交大于上海交大、哈尔滨工大等院校一道为我国培养了数千名绝缘电介质专业人才，促进了我国工程电介质的发展。
80年代初中国电工技术学会又建立了工程电介质专业委员会。
近年来，随着电子技术、空间技术、激光技术、计算机技术等新技术的兴起以及基础理论和测试技术的发展，人们创造各种性能的功能陶瓷介质。
主要有：（1）、电子功能陶瓷如高温高压绝缘陶瓷、高导热绝缘陶瓷、低热膨胀陶瓷、半导体陶瓷、超导陶瓷、导电陶瓷等。
（2）、化学功能陶瓷如各种传感器、化学泵等。
（3）、电光陶瓷和光学陶瓷如铁电、压电、热电陶瓷、透光陶瓷、光色陶瓷、玻璃光纤等。
（电介质物理——邓宏）功能陶瓷作为信息时代的支柱材料，以其独特的力、热、电、磁、光以及声学等功能性质，在各类信息的检测、转换、处理和存储中具有广泛的应用，是一类重要的、国际竞争极为激烈的高技术材料。
压电陶瓷作为重要的功能材料在电子材料领域占据相当大的比重。
（材料一）1.2压电材料的分类具有压电效应的材料称为压电材料。
自1880年Jacques Curie 和Pierre Curie发现压电效应以来，压电材料发展十分迅速。
利用压电材料构成的压电器件不仅广泛用于电子学的各个领域，而且已遍及日常生活。
例如，农村中家家户户屋檐下挂的小喇叭--压电陶瓷扬声器；医院里检查心脏、肝部的超声诊断仪上的探头--压电超声换能器；电子仪器内的各种压电滤波器；石油、化工用各种压电测压器、压电流量仪等等。
压电材料主要有压电晶体、陶瓷、压电薄膜、压电聚合物及复合压电材料等（如图1.1所示）。
图1.1 压电材料的分类压电单晶体是指按晶体空间点阵长程有序生长而成的晶体。
这种晶体结构无对称中心，因此具有压电性。
如水晶（石英晶体）、镓酸锂等。
压电陶瓷是经过直流高电压极化处理过后具有压电性的铁电陶瓷。
这些构成铁电陶瓷的晶粒的结构一般是不具有对称中心的，存在着与其它晶轴不同的极化轴，而且它们的原胞正负电荷重心不重合，即有固有电矩——自发极化（Ps）存在。
然而，铁电陶瓷是由许多细小晶粒聚集在一起构成的多晶体。
这些小晶粒在陶瓷烧结后，通常是无规则地排列的。
而且，各晶粒间自发极化方向杂乱，总的压电效应会互相抵消，因此在宏观上往往不呈现压电性能。
在外电场作用下，铁电陶瓷的自发极化强度可以发生转向，在外电场去除后还能保持着一定值——剩余极化（Pr），如图1.2所示，其中Ec为矫顽场，Psat为饱和极化强度（定义）。
利用铁电材料晶体结构中的这种特性，可以对烧成后的铁电陶瓷在一定的温度、时间条件下，用强直流电场处理，使之在沿电场方向显示出一定的净极化强度。
这一过程称为人工极化。
经过极化处理后，烧结的铁电陶瓷将由各向同性变成各向异性，并因此具有压电效应。
由此可见，陶瓷的压电效应来源于材料本身的铁电性。
因此，所有的压电陶瓷也都应是铁电陶瓷。
图1.2 铁电材料的电滞回线相比较而言，压电陶瓷压电性强、介电常数高、可以加工成任意形状，但机械品质因子较低、电损耗较大、稳定性差，因而适合于大功率换能器和宽带滤波器等应用，但对高频、高稳定应用不理想。
石英等压电单晶压电性弱，介电常数很低，受切割限制存在尺寸局限，但稳定性很高，机械品质因子高，多用来作标准品率控制的振子、高选择性（多属高频狭带通）的滤波器以及高频、高温超声换能器等。
压电薄膜是一种独特的高分子传感材料，能相对于压力或拉伸力的变化输出电压信号，因此是一种理想的动态应变片，压电薄膜元件通常由四部分组成：金属电极、加强电压信号压膜、引线和屏蔽层。
压电聚合物，如偏聚氟乙烯（PVDF）（薄膜）等，具有材质柔韧，低密度，低阻抗和高压电电压常数（g）等优点，为世人瞩目且发展十分迅速，现在水声超声测量、压力传感、引燃引爆等方面获得应用。
不足之处是压电应变常数（d）偏低，使之作为有源发射换能器受到很大的限制。
复合压电材料，是在有机聚合物基底材料中嵌入片状、棒状、杆状、或粉末状压电材料构成的。
至今已在水声、电声、超声、医学等领域得到广泛的应用。
如它制成的水声换能器，不仅具有高的静水压响应速率，而且耐冲击，不易受损且可用于不同的深度。
（材料一）1.3发展概况1942-1945年间发现钛酸钡（BaTiO3）具有异常高的介电常数，不久又发现它具有压电性，BaTiO3压电陶瓷的发现是压电材料的一个飞跃。
这以前只有压电单晶材料，此后出现了压电多晶材料——压电陶瓷，并获得广泛应用。
1947年美国用BaTiO3陶瓷制造留声机用拾音器，日本比美国晚用两年。
BaTiO3存在压电性比罗息盐弱和压电性随温度变化比石英晶体大的缺点。
1954年美国B·贾菲等人发现了压电PbZrO3-PbTiO3（PZT）固溶体系统，这是一个划时代大事，使在BaTiO3时代不能制作的器件成为可能。
此后又研制出PLZT透明压电陶瓷，使压电陶瓷的应用扩展到光学领域。
六十年代初，Smolensky等人对复合钙钛矿型化合物进行了系统的研究，提出可以用不同原子价的元素组合取代钙钛矿结构中的A-位和B-位离子，大大增加了钙钛矿型化合物的种类。
如Pb(Mg1/3Nb2/3)O3(PMN)、Pb(Ni1/3Nb2/3)O3(PNN)、Pb(Sb1/3Nb2/3)O3(PSN)等，这些新的二元系压电陶瓷不仅各有特色，而且陶瓷的烧结温度低，工艺重复性好，对压电材料的发展起了积极作用。
1965年，日本松下电气公司的H.Ouchi发表了把Pb(Mg1/3Nb2/3)O3作为第三组分加到PZT 陶瓷中制成的三元系压电陶瓷（简称PCM），发现它具有良好的压电性能。
1969年，我国压电与声光技术研究所研制成功把Pb(Mn1/3Sb2/3)O3作为第三组分加到PZT中的三元系压电陶瓷，性能比PZT和PCM优越。
经过10多年的深入研究和广泛应用，这种材料成为我国自成体系的、具有独特性能的、工艺稳定的三元系压电陶瓷，起名PMS。
PMS压电陶瓷和用它作换能器的压电晶体速率陀螺均先后获国家科委发明奖。
80年代，为了既能满足人类日益增长的物质文化生活需要，又能减少对环境的污染，保护人类赖以生存的生态环境，简化材料制备工艺，开始了非铅基铁电压电陶瓷的研究工作。
非铅基铁电压电陶瓷主要是以铌酸盐和钛酸盐为主的化合物。
虽然这类材料的目前压电性能还不如锆钛酸铅系，但是非铅基铁电压电陶瓷的研究开发已成为压电陶瓷材料领域的研究前沿之一。
二、压电陶瓷的压电机理与性能参数压电陶瓷是一种多晶体，它的压电性可由晶体的压电性来解释，晶体在机械力作用下，总的电偶极矩（极化）发生变化，从而呈现压电现象、因此压电性与极化，形变等有密切关系。
2.1极化的微观机理在电场的作用下，电介质内部沿电场方向感应出偶极矩，即在电介质表面出现束缚电荷的物理现象。
极化状态是电场对电介质的荷电质点产生相对位移的作用力与电荷间互相吸引力的暂时平衡统一的状态。
极化机理主要有三种。
（1）电子位移极化——在外电场作用下，构成原子外围的电子云相对于原子核发生位移，这种极化称为电子位移极化（电子极化），其。
极化率称为电子位移极化率e电子位移极化结论是：对于同族元素：e α由上到下增大，因：外层电子数增加，原子半径R 增大；对于同周期元素：不定，因为外层电子数虽然增加，但轨道半径可能减小；离子的电子位移极化率的变化规律与原子大致相同；离子半径大，极化率大；实测电子位移极化率与理论结果仍有差别，但研究发现，304/R e πεα值大，对极化贡献大；电子位移极化率与温度无关，因为，R 与T 无关；极化率为快极化：10-15 –10-16s ，该极化无损耗。
在光频下，只有电子极化，介质的光折射率为：（2）离子位移极化——离子晶体中正、负离子发生相对位移而形成的极化，称为离子（位移）极化(Ionic polarization)。
极化率用i α表示。
离子位移极化结论是：离子位移极化率与电子位移极化率几乎有相同的数量级，均在04πε（10-10）3≈10-40法·米2数量级；离子位移极化只可能在离子晶体中存在，液体或气体介质中不存在离子极化；离子位移极化只与离子晶体结构参数有关，与温度无关；离子位移极化建立或消除时间与离子晶格振动周期有相同数量级，10-12~10-13秒。
（3）取向极化——当极性分子受外电场作用时，偶极子就会产生转矩，由于偶极子与电场方向相同时具有最小位能，于是就电介质整体来看，偶极矩不再等于零，而出现沿电场方向的宏观偶极矩，这种极化现象称为偶极子转向极化，用d α表示。
KT d 320μα= 0μ是极性分子固有偶极矩~米库⋅-3010 (2)根据电介质分子参与极化运动的种类，把极化分成三类：电子位移极化e α；离子位移极化i α；偶极矩转向极化d α。
()EE N E N E p i i d i e ρρρρρ⋅+==-=++=001:,1εαεαεεαααα或电介质的总极化为： (3) 对于各向异性晶体，极化强度与电场存在有如下关系m ，n=1，2，3 (4)式中为极化率，或用电位移写成：(5)图PPt9微观机理图2.2压电性、铁电性与反铁电性2.2.1压电效应压电效应是1880年由JacquesCurie和PierreCurie发现的。
他们在研究热电性与晶体对称性的关系时，发现在一些无对称中心晶体的特定方向上施加压力时，相应的表面上出现正或负的电荷，而且电荷密度与压力大小成正比；同年，他们证实了这类晶体具有可逆的性质，即晶体的形状会受外加电场的作用发生微小的变化（如图2.1所示）。
图2.2 压电效应示意图（a）正压电效应；（b）逆压电效应(ⅰ收缩ⅱ膨胀)。