第四章电容器介质陶瓷反铁电体

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三 反铁电陶瓷的组成、性质和生产工艺
•反铁电陶瓷由PbZrO3或以PbZrO3为基 的固溶体为主晶相而组成。
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反铁电体锆酸铅临界电场与温度的关系
KV
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• 目前反铁电储能陶瓷材料的组成是以
Pb（Zr，Ti，Sn）O3固溶体为基础的， 用La3+替代部分Pb2+，以及用Nb5+替代部 分（Zr，Ti，Sn）2+，获得两个系列的材 料，供实际应用。
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一 反铁电体的晶体结构
• 线性介质的微观结构特征是没有自发极化； • 铁电介质微观结构特征是具有很强的自发极化 。
C1
B1
A1
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• 反铁电体宏观特征：具有双电滞回线
• 低压时:P与E呈线性关系
•高压时: P与E呈明显的非线性关系
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• 反铁电体微观结构特征：
•E饱和<E:定值
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反铁电体与铁电体的主要不同：
当外电场降至零时，反铁电体没有剩余极化， 而铁电体则有剩余极化。
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反铁电体与铁电体
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• 注意：除外电场外，温度、压力也能诱导 反铁电相向铁电相转变，呈现双电滞回线
——强迫相变
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• E<E临:P与E呈线性关系
•E临<E< E饱和:电滞回线
E饱和 E临
E> E临反铁电相被迫转 变为铁电相—强迫相变
•E> E饱和:线性
•电滞回线斜率为介 电系数
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• 反铁电体介电系数和电容量随电场强度 的变化规律：
• E<E临:定值 •E临<E<E饱和:先 逐渐增大，再逐 渐减低
居里温度以上为立方相 居里温度以下为反铁电相 PbZrO3Tc=230℃
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•反铁电体是这样一些晶体，ห้องสมุดไป่ตู้体结构与同型铁电 体相近，但相邻离子沿反平行方向产生自发极化
•单位晶胞中总的自发极化为零
居里温度以上为立方相
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（001）面投影 居里温度以下
转为反铁电相
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反铁电体晶格特征：
• 1 离子有自发极化，以偶极子的形式存在； • 2 偶极子成对的反平行排列，且两部分偶极
子大小相等，方向相反（P1=-P2），单位晶 胞中总的自发极化为零。
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二 反铁电介质陶瓷的特性和用途
反铁电体的宏观 特征：具有双电 滞回线
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• 1 反铁电介质陶瓷特征：具有双电滞回线
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2 反铁电介质陶瓷用途
（1）优良的储能材料，利用反铁电相-铁 电相的相变可作储能电容器应用；
（2） 以PbZrO3 为基的反铁电材料相变场 强较高，一般为40-100KV/cm可用于制作 高压陶瓷电容器 ；
（3） 反铁电相-铁电相的相变形变，可 作电-机换能器，不需要共振频率。
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