压电陶瓷基本术语介绍

压电陶瓷基本术语介绍

1 极化 polarization

在电场作用下，电介质中束缚着的电荷发生位移或者极性按电场方向转动的现象，称为电介质的极化。

2 自发极化 spontaneous polarization

在没有外电场作用时，铁电晶体或铁电陶瓷中存在着由于电偶极子的有序排列而产生的极化，称为自发极化。在垂直于极化轴的表面上，单位面积的自发极化电荷量称为自发极化强度。它是一个矢量，用P表示，其单位为C/m2。

3 铁电性 ferroelectricity

某些材料在一定温度范围内具有自发极化。而且其自发极化可以因外电场的作用而转向，材料的这种特性称为铁电性。

4 铁电畴 ferroeletric domain

铁电体内部分成若干个小区域，自发极化方向一致的区域称为铁电畴，简称电畴。两个畴之间的界面称为畴壁。

5 电滞回线 ferroelectric hysteresis loop

在较强的交变电场作用下，铁电体的极化强度P随外电场呈非线性变化，而且在一定的温度范围内，P表现为电场E的双值函数，呈现出滯后现象，如图1`所示。这个P-E（或D-E）回线就称为电滯回线。

6 反铁电性 anti-ferroelectricty

反铁电体是一种反极性晶体。由顺电相向反铁电相转变时，高温相的两个相邻晶胞产生反平行的电偶极子而成为子晶格，两者构成一个新的晶胞。因此，晶胞的体积增大一倍。其自由能与该晶体的铁电态自由能很接近，因而在外加电场作用下，它可由反极性相转变到铁电相，故可观察到双电滯回线。这种性质称为反铁电性。

7 钙钛结构矿 perovskite structure

具有钙钛矿结构的铁电，压电陶瓷属于ABO3型氧八面体，其中A为一价或二价金属离子，而B为四价或五价金属。半径较大的A正离子，半径较小的B正离子和氧离子分别位于晶胞格子的顶角，体心和面心。如图所示。这种结构也可看成是一组BO6八面体按简立方图样排列而成，各氧八面体由公有的氧离子联结，A正离子占据氧八面体之间的空隙，钙钛矿原胞是立方的，也

可畸变成具有三角和四方对称性。钛酸钡，钛酸铅，锆钛酸铅和KxNa1-xNbO3等铁电压电陶瓷具有钙钛矿结构。

8 钨青铜结构 tungsten-bronze structure

具有钨青铜结构的铁电，压电陶瓷也属于ABO3型氧八面体铁电体，一个四方晶胞包含10个BO6八面体，它们由其顶角按一定方式联结而成。偏铌酸铅和铌酸锶钡等铁电压电陶瓷具有钨青铜结构。

9 铋层状结构 bismuth layer structure

铋层状结构可以看成是由其氧八面体类钙钛矿层与{Bi2O12}层交替叠成的。其中类钙钛矿层可以是一层{如Bi2WO6},二层{如PbBi2Nb3O9}，三层{如Bi4Ti8O12}以至五层。在类钙钛矿层中，其正离子可被许多离子取代。

10 焦绿石结构 pyrochlore structure

焦绿石结构是由共同顶角的{NbO6或TaO6}氧八面体组成，而较大的Cd2+{或Pb2+}离子位于氧八面体之间的间隙中。这种结构的铁电体仅出现在Cd2Nb2O2, Pb2Nb2O2和Cd2Ta2O7等有限几种化合物中

11 居里温度 Curie temperature

铁电{或反铁电}陶瓷只在某一温度范围内才具有铁电{反铁电}性，它有一临界温度Tc.。当温度高于Tc时，铁电{或反铁电}相转变为顺电相，自发极化消失。这个临界温度TC就称为铁电[或反铁电]陶瓷的居里温度。

12 压电效应 piezoelectric effect

对某些电介质施加机械力而引起它们内部正负电荷中心相对位移，产生极化，从而导致介质两端表面内出现符号相反的束缚电荷。在一定应力范围内，机械力与电荷呈线性可逆关系，这种现象称为压电效应或正压电效应。反之，如果把具有压电效应的介质置于外电场中，由于电场的作用会引起介质内部正负电荷中心位移，而这一位移又使介质发生形变。在一定电场强度范围内，电场强度与形变呈线性可逆关系，这种效应称为逆压电效应。

13 热释电效应 pyroelectric effect

由于温度的变化，热释电晶体和压电陶瓷等会出现结构上的电荷中心相对位移，使它们的自发极化强度发生变化，从而在它们的两端产生异号的束缚电荷，这种现象称为热释电效应。具有这种性质的材料称为热释电体。压电陶瓷属于热释电体。若不考虑温度的不均匀性，热释电体一般具有一级和二级热释电效应。其中二级热释电效应是由于温度变化引起材料形变，再由压电

效应产生电荷的二级效应。一般情况下，若温度变化率相同，升降温过程中产生的热释电电荷大小相等，但符号相反。

压电陶瓷的种类

1 铁电陶瓷 ferroelecteic ceramics

具有重铁电性的陶瓷称为铁电陶瓷。从晶体结构来看，铁电陶瓷的晶体的主晶相具有钙钛矿结构，钨青铜结构，铋层状结构和焦绿石结构等。

2 反铁电陶瓷 antiferroelectric ceramics

具有反铁电性的陶瓷称为反铁电陶瓷。

3 压电陶瓷 piezoelectric ceramics

具有压电效应的陶瓷称为压电陶瓷，由于末经过极化处理的铁电陶瓷的自发极化随机取向，故没有压电性。极化处理使其自发极化沿极化方向择优取向。在撤去电场后，陶瓷体仍保留着一定的总体剩余极化，故使陶瓷体有了压电性，成为压电陶瓷。在高温的高温度梯度场中定向析晶的非铁电极性玻璃陶瓷也具有压电性。

4 钛酸钡陶瓷 barium titanate ceramics

钛酸钡陶瓷是一种具有典型钙钛矿结构的铁电陶瓷。它通常是以碳酸钡和二氧化钛为主要原料，预先合成后再在高温下烧结而成的。

5 钛酸铅陶瓷 lead titanate ceramics

钛酸铅陶瓷是具有钙钛矿性结构的铁电陶瓷。它通常是由四氧化三铅{或氧化铅}和二氧化钛以及少量添加物预先合成后再在高温下烧结而成的。

6 二元系陶瓷 binary system ceramies

二元系压电陶瓷是俩种化学通式ABO3型结构的化学物所形成的固溶体，其中A代表二价的正离子Pb2+,Ba2+,Mg2+,Ca2+,Sr2+,等或一价正离子K+,Na+等，B代表四价的正离子Zr4+,Ti4+或五价的Nb5+等。最常见的二元系压电陶瓷是PbZrxTi{1-x}O3。通过调节两种ABO3型结构的克分子比，以及用取代元素和添加物改性的方法，可以获得各种不同用途的材料。

7 锆钛酸铅陶瓷 Lead zirconate ceramic

锆钛酸铅陶瓷通常简称为PZT陶瓷，这种压电陶瓷目前受到广泛应用。它是PbZrO3和PbTiO3的固溶体，具有钙钛矿型结构，当锆钛比为53/47左右{即共晶相界附近}时，具有最强的压电性能。