压电、热释电与铁电材料

热释电 材料
铁电 材料
定义
• 正压电效应：某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用 而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对 表面上出现正负相反的电荷。当外力去掉后，它又会恢复 到不带电的状态。 • 逆压电效应：当在电介质的极化方向上施加电场，这些电 介质也会发生变形，电场去掉后，电介质的变形随之消失。
分类
单晶材料 TGS（硫酸三甘肽）、LiTaO3、 DGTS（氘化硫酸三甘肽）、CdS、 KTN（钽尼酸钾）、 PGO（锗酸铅）、SBN（铌酸锶钡） PVF（聚氟乙烯）、 PVDF（聚偏二氟乙烯）、 P(VDF-TrFE）（偏二氟乙 烯-三氟乙烯共聚物）、 四氟乙烯-六氟丙烯共聚物 ZnO、BaTiO3、PMN(镁铌 酸铅）、PST（钪锶钡）、 PbTiO3、PLT（钛酸铅镧）、 PZT（钛锆酸铅）
热释电材料
有机高分子及 复合材料
金属氧化物陶 瓷及薄膜材料
特征
具有自发极化 在一定温度范围内，其自 发极化强度随外加电场的 方向而改变，且滞后于外 加电场的变化
• 铁电材料的极化强度与外加电场强度的关 系曲线称为电wenku.baidu.com曲线。
！
• 当铁电材料升温高于其临界温度时，铁电材 料的自发极化消失，由铁电性转换为顺电性， 结构的对称性升高。
机理
具有压电性 的晶体对称 性较低 施加外力 晶胞中正负离 子的相对位移 是正负电荷中 心不在重合 晶体发 生宏观 极化 晶体表面电荷 面密度等于极 化强度在表面 法向上的投影
材料变形
电荷中心的位移
压电材料 在电场中 发生极化 材料两端面 会产生异号 电荷
如图
产生的条件
1、压电体是电介质；
2、晶体结构没有对称中心；
3、其结构必须有带正负电荷的质点， 即压电体是离子晶体或由离子团 组成的分子晶体。
应用
电声换能器 振动能-电能换 能器 水声换能器
超声波换能器
压电材料 压力式压力传感器 各类传感器 加速度传感器 ……
定义
• 热释电效应：极化强度随温度改变而表现
出的电荷释放现象，宏观上是温度的改变 是在材料的两端出现电压或产生电流。
压电、热释电与铁电材料
定义
1、压电材料：具有压电效应，受到压力作用时
会在两端面产生电压的介电晶体 材料。
2、热释电材料： 具有热释电效应，有自发极
化特性的压电材料。压电材料。
3、铁电材料：
在一定温度范 围内，自发极化偶 极矩能随外施电场的方向而改变 的热释电材料。热释电 材料。
介电晶 体材料
压电 材料
含有氢键的晶体 水溶性铁 电体、软 铁电体
KDP（磷酸二氢钾）、 TGS（三甘氨酸硫酸盐）、 RS（罗息盐）
铁电材料
双氧化物晶体 硬铁电体
BaTiO3(BaO-TiO)、 KNbO3(K2O-Nb2O5)、 LibO3(Li2O-Nb2O5)
原理
经过预处理的晶体材 料是由众多细小但具 有一定极化方向的晶 畴堆砌而成，整体具 有一定净极化。 环境温度改变 热红外信号被 热点材料捕捉 晶体材料吸 收热量，发 生体积膨胀 晶畴极化方向 的重新分配， 晶体总体极化 状况改变
各个方向 同时发生 晶体材料两端产 生互为正负电荷 的重新分配，形 成很弱的电压 热释电效应有各 向异性 只有那些有着与 其他方向不同的 唯一的极轴时， 才有热释电性