第七章 压电陶瓷
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石英晶体化学式为SiO2，是单晶体结构。图（a）表示了 天然结构的石英晶体外形，它是一个正六面体。石英晶 体各个方向的特性是不同的。其中纵向轴z称为光轴，经 过六面体棱线并垂直于光轴的x称为电轴，与x和z轴同时 垂直的轴y称为机械轴。通常把沿电轴x方向的力作用下 产生电荷的压电效应称为“纵向压电效应”，而把沿机 械轴y方向的力作用下产生电荷的压电效应称为“横向压 电效应”。而沿光轴z方向的力作用时不产生压电效应。
§ 7-1 压电陶瓷
• 压电陶瓷的晶体结构： 1. 钙钛矿结构 2. 钨青铜型结构 3. 铌酸锂型结构 4. 铋层状结构
§ 7-1 压电陶瓷
1. 钙钛矿结构
ABO3：
A：＋1,＋2,＋3
Na＋，K＋，Ba2+，La3+ B：＋5,＋4,＋3 Nb5+,Ti4+，Fe3+
§ 7-1 压电陶瓷
§ 7-1 压电陶瓷
§7-1-1 压电材料概述 • 正压电效应：在没有对称中心的晶体上施加机械作用 时，发生与机械应力成比例的介质极化，同时在晶体 的两端面出现正负电荷。 • 逆压电效应：当在晶体上施加电场时，则产生与电场 强度成比例的变形或机械应力。
• 正、逆压电效应统称为压电效应。
• 晶体的这种性质称为晶体的压电性。
§ 7-1 压电陶瓷
具有压电效应的材料称为压电材料。
压电材料能实现机—电能量的相互转换。
机械量
压电元件
电量
压电效应的可逆性
§ 7-1 压电陶瓷
在自然界中大多数晶体都具有压电效应，但压 电效应十分微弱。随着对材料的深入研究，发现石 英晶体、钛酸钡、锆钛酸铅等材料是性能优良的压 电材料。
§ 7-1 压电陶瓷
§ 7-1 压电陶瓷
不同材料的k值不同；同种材料由于振动方式不同，k 值也不同。 常用的有横向机电耦合系数k31、纵向机电耦合系数k33 、 以及沿圆片的半径方向振动的平面机电耦合系数kp（或 称径向机电耦合系数kr）。
§ 7-1 压电陶瓷
Z
极 化 方 向 Y
Z X 振动方向 极 化 方 向 振 动 方 向
（m/V）
常用的为横向压电系数d31和纵向压电系数d33（脚标第 一位数字表示压电陶瓷的极化方向；第二位数字表示机械 振动方向）。四方钙钛矿结构有三个独立的压电系数d31 、 d33和 d15 。
反映应力（应变）和电场（电位移）间的关系
§ 7-1 压电陶瓷
压电电压系数g：单位应力T所产生的电场强度E；或单 位电荷所产生的形变。 m/N） g E / T （V· d和g实质上是相同的，只是在不同的角度反映了材料的压
第七章(2) 压电陶瓷
§7-1 压电陶瓷
§7-2 透明电光陶瓷
§ 7-1 压电陶瓷
§7-1-1 压电材料概述 §7-1-2 压电陶瓷的主要参数 §7-1-3 铅基压电陶瓷 §7-1-4 无铅压电陶瓷
§ 7-1 压电陶瓷
重点掌握的几个概念： 压电效应 预极化 准同型相界 软性取代 硬性取代
§ 7-1 压电陶瓷
E
电致伸长
剩余伸长
(a) 极化前
(b) 预极化后
(c) 预极化后撤出外场
陶瓷的预极化示意图
§ 7-1 压电陶瓷
• 压电材料分类： 压电单晶 压电陶瓷 压电聚合物
压电复合材料
§ 7-1 压电陶瓷
• 应用举例： 水声技术：水声换能器 超声技术：超声清洗、超声乳化、超声分散 高电压发生装置：压电点火器、引燃引爆、压电变压器 电声设备：麦克风、扬声器、压电耳机 传感器：压电地震仪 压电驱动器 。。。。。。。。
2. 钨青铜型结构
• [BO6]氧八面体以顶角相连构 成骨架。
• B离子为Nb、Ta、W等。
• [BO6]骨架间存在三种空隙： A1（较大）、A2（最大）、C （最小）
• 氧八面体中心因所处位置的 对称性不同可能为B1和B2 • 填满型与非填满型。
钨青铜结构在（001)面上的投影
§ 7-1 压电陶瓷
§ 7-1 压电陶瓷
z z b o o y x o y z
x
x a
c
y
(a )
(b )
(c)
(a) 晶体外形； (b) 切割方向； (c) 晶片
§ 7-1 压电陶瓷
(a) 不受力时； (b) x轴方向受力； (c) y轴方向受力
+
_ ±
+
+
_
←Fx
Fy ↓
+
Fx→
_
Fy ↓
_
+
_ _
+
_
+
+
_
d33=56(10-12库/牛)
g33=33(10-3伏· 米 /牛 ) 工艺性差（粉化，PbO易挥发）
§ 7-1 压电陶瓷
比较可知，BaTiO3压电性好，工艺性好，但致命弱 点是工作温区窄（ 0~120℃ ），且在工作温区内各压电 性能随温度变化很大，图 5-1 （ P115 ）。因此相比之下， PbTiO3的工作温度区宽，性能更稳定。 另外， PbTiO3 陶瓷的介电系数小，热释电系数大， 接近于 60μC/cm2· K ，居里点高，抗辐射性能好，还是 一种相当理想的热释电探测器材料。
↑ Fy
_
Fx→
+
←Fx ↑ Fy
（b）无外力时[1000]晶面
(c)x轴受压时[1000]晶面
(d) y轴受压时[1000]晶面
图 石英晶体的压电效应示意图
§ 7-1 压电陶瓷
当外力F=0时，压电陶瓷表面存在一层表面电荷，其 大小与压电陶瓷的束缚电荷相等，符号与束缚电荷相反， 因而晶体对外不显示电性。 在外力F的作用下，压电陶瓷产生形变，晶体的极化强 度发生变化，因而表面束缚电荷变化，晶体对外显示电 性——压电效应。 在压电陶瓷上加上电场，设电场方向与极化方向相同， 则晶体的极化加强，晶体沿极化方向伸长，产生了形变— —逆压电效应。若加上反向场强，则晶体沿极化方向缩短； 若加上交变电场，则晶体产生振动。
§ 7-1 压电陶瓷
• 晶体具有压电性的必要条件是晶体不具有对称中心。 • 所有铁电单晶都具有压电效应。 • 对于铁电陶瓷来说，虽然各晶粒都有较强的压电效应， 但由于晶粒和电畴分布无一定规则，各方向几率相同， 使ΣP =0，因而不显示压电效应，故必须经过人工预极 化处理，使ΣP ≠0，才能对外显示压电效应。 • 陶瓷的压电效应来源于材料本身的铁电性，所有压电陶 瓷也应是铁电陶瓷。
作为压电材料，还必须补充一些参数：
压电系数d、g
机电耦合系数k 机械品质因素Q 频率系数N
§ 7-1 压电陶瓷
压电系数d ：单位机械应力T所产生的极化强度P
d P / T （C/N）
或：单位电场强度V/x所产生的应变△x/x
d (x / x) /(V / x) x / V
极 化 方 向
Z
条状振子 K31（横向耦机电合系数）
柱状振子 K33（纵向机电耦合系数）
圆片振子 Kp（平面机电耦合系数） Kr（径向机电耦合系数）
§ 7-1 压电陶瓷
机械品质因素Qm
谐振时振子储存的机械能 Qm 2 每一谐振周期振子所消耗的机械能
§ 7-1 压电陶瓷
逆压电效应使压电材料产生形变，形变又会产生电信 号，如果压电元件上加上交流信号，当交流电信号的频率 与元件（振子）的固有振动频率fT相等时，便产生谐振。 振动时晶格形变产生内摩擦，而损耗一部分能量（转换成 热能）。为了反映谐振时的这种损耗程度而引入 Qm 这个 参数，Qm越高，能量的损耗就越小。Qm 的大小以与相应 的谐振方式有关，无特别说明时表示平面（或径向）振动 的机械品质因素。
§ 7-1 压电陶瓷
BaTiO3系与PbTiO3系压电陶瓷
自从1942~1943年之间美、日、苏联学者各自独立发 现BaTiO3 中存在异常的介电现象，1947年又发现预极化 后的BaTiO3陶瓷的压电性能，并制成压电元件用于拾音 器、换能器；
二战期间， BaTiO3成功用于水声及电声换能器、通 讯滤波器上，在很长的一段时间内，BaTiO3陶瓷是主要 的压电陶瓷材料，但目前其作用范围在不断缩小。
下面主要介绍二元系压电陶瓷PZT系陶瓷。
§ 7-1 压电陶瓷
PbZrO3-PbTiO3系陶瓷的相结构
PbZrO3和PbTiO3的结构特点比较： PbZrO3 结构 钙钛矿结构 Tc (立方顺电) 230℃（正交晶系） PbTiO3 钙钛矿结构 490℃
类别
<Tc >Tc
反铁电体
c/a<1(0.981, 正交) 立方顺电相
a. PZT瓷的低温相图 见P120图5-8 由图可知： (1)随Zr：Ti 变化，居里点几乎线形地从235℃变到490℃ ， Tc线以上为立方顺电相，无压电效应。
§ 7-1 压电陶瓷
(2) Tc 线以下， Zr ： Ti=53 ： 47 附近有一同质异晶相界线 （准同型相界线），富钛侧为四方铁电相Ft，富锆一侧为 高温三方（三角）铁电相FR（高温），温度升高，这一相界 线向富锆侧倾斜，并与 Tc线交于 360℃ （表明相界附近居 里温度Tc高），在相界附近，晶胞参数发生突变（见P119 图5-7）。
在滤波器、谐振换能器、压电音叉等谐振子中，要求 高的Qm值。
§ 7-1 压电陶瓷
频率系数N ：压电振子的谐振频率f0与振动方向上线度的 乘积。
N f0 L
只与材料性质相关，而与尺寸因素无关。
§ 7-1 压电陶瓷
铁电单晶固然具有较高的压电效应，但单晶工艺复 杂，不易加工成各种形状，因而不易大量生产，成本也 很高。
§ 7-1 压电陶瓷
2. PbNb2O6 钨青铜结构 Tc高（570℃） 压电系数的各向异性大，d33/d31≈10
机械品质因素特别低（Q≈11）
主要用于超声缺陷检测、人体超身诊断及水听器等
§ 7-1 压电陶瓷
铅基二元系压电陶瓷 人们在 1953 年起开始试制成功 PbZrO3-PbTiO3 二元 系固溶体压电陶瓷，其各项压电性能和温度稳定性等均 大大优于BaTiO3、PbTiO3压电陶瓷，因此得到了广泛的 应用。如水声、电声和通讯滤波器件中。
3. 铌酸锂型结构
• 氧八面体以共面形式重叠
• Li位于氧八面体的公共面 • Nb位于氧八面体中心 • 极化时，Li,Nb偏离中心位 置，沿c轴出现电偶极矩
顺电相
铁电相
§ 7-1 压电陶瓷
4. 铋层状结构
Bi4Ti3O12
§ 7-1 压电陶瓷
§7-1-2 压电陶瓷的主要参数
作为介电材料，可用介电系数ε，介电损耗tgδ，绝缘电 阻率ρ和抗电强度Eb等表征。
单元系
1. PbTiO3 钙钛矿结构铁电体，Tc高，490℃。
各向异性大（c/a＝1.063），晶界能高，难以制备致密、 机械强度高的陶瓷。
矫顽场强较大，预极化困难。提高极化温度有利于极 化，但抗电强度下降，易击穿。 掺入少量稀土、NiO、MnO2等，可促进烧结。 晶粒大小与机电耦合系数k有关。
铁电陶瓷则易加工生产，成本低，且能根据不同的 用途对性能的要求采用掺杂改性。缺点：存在粒界，气 孔及其它缺陷，均匀性及机械强度不够理想，电损耗较 大，妨碍了压电陶瓷在高频率中的使用。
§ 7-1 压电陶瓷
§7-1-3 铅基压电陶瓷 • 1. 单元系 • 2. 二元系 • 3. 三元系
§ 7-1 压电陶瓷
电性能，d用得较为普遍，g常用于接收型换能器、拾音器，
高压发生器等场合。
§ 7-1 压电陶瓷
机电耦合系数k
k2
机械能转变所得电能 电能转变所得的机械能 或 k2 输入的机械能 输入的电能
Kp 是压电材料进行机械能 - 电能转换的能力反映。它 与材料的压电系数、ε和弹性常数等有关，是一个比较综合 的参数。 机电耦合系数反映了机械能和电能之间的转换效率， 由于转换不可能完全，总有一部分能量以热能、声波等形 式损失或向周围介质传播，因而K总是小于1的。
铁电体
c/a>1(1.063)
PbZrO3和PbTiO3的结构相同，Zr4+与Ti4+的半径相近，故两者可形成无 限固溶体，可表示为Pb(ZrxTi1-x)O3，简称PZT瓷。
§ 7-1 压电陶瓷
1. PbZrO3-PbTiO3系压电陶瓷
（1）PbZrO3-PbTiO3系陶瓷的相结构
§ 7-1 压电陶瓷
§ 7-1 压电陶瓷
BaTiO3陶瓷 工作温区窄（Tc=120℃） 易极化 PbTiO3陶瓷 工作温区宽（Tc=490℃） 难极化
热稳定性差
ε=1900 Kp =0.354
ห้องสมุดไป่ตู้
热稳定性好
ε=190 Kp =0.095
d33=191(10-12库/牛)
g33=11.4(10-3伏· 米 /牛 ) 工艺性好
§ 7-1 压电陶瓷
• 压电陶瓷的晶体结构： 1. 钙钛矿结构 2. 钨青铜型结构 3. 铌酸锂型结构 4. 铋层状结构
§ 7-1 压电陶瓷
1. 钙钛矿结构
ABO3：
A：＋1,＋2,＋3
Na＋，K＋，Ba2+，La3+ B：＋5,＋4,＋3 Nb5+,Ti4+，Fe3+
§ 7-1 压电陶瓷
§ 7-1 压电陶瓷
§7-1-1 压电材料概述 • 正压电效应：在没有对称中心的晶体上施加机械作用 时，发生与机械应力成比例的介质极化，同时在晶体 的两端面出现正负电荷。 • 逆压电效应：当在晶体上施加电场时，则产生与电场 强度成比例的变形或机械应力。
• 正、逆压电效应统称为压电效应。
• 晶体的这种性质称为晶体的压电性。
§ 7-1 压电陶瓷
具有压电效应的材料称为压电材料。
压电材料能实现机—电能量的相互转换。
机械量
压电元件
电量
压电效应的可逆性
§ 7-1 压电陶瓷
在自然界中大多数晶体都具有压电效应，但压 电效应十分微弱。随着对材料的深入研究，发现石 英晶体、钛酸钡、锆钛酸铅等材料是性能优良的压 电材料。
§ 7-1 压电陶瓷
§ 7-1 压电陶瓷
不同材料的k值不同；同种材料由于振动方式不同，k 值也不同。 常用的有横向机电耦合系数k31、纵向机电耦合系数k33 、 以及沿圆片的半径方向振动的平面机电耦合系数kp（或 称径向机电耦合系数kr）。
§ 7-1 压电陶瓷
Z
极 化 方 向 Y
Z X 振动方向 极 化 方 向 振 动 方 向
（m/V）
常用的为横向压电系数d31和纵向压电系数d33（脚标第 一位数字表示压电陶瓷的极化方向；第二位数字表示机械 振动方向）。四方钙钛矿结构有三个独立的压电系数d31 、 d33和 d15 。
反映应力（应变）和电场（电位移）间的关系
§ 7-1 压电陶瓷
压电电压系数g：单位应力T所产生的电场强度E；或单 位电荷所产生的形变。 m/N） g E / T （V· d和g实质上是相同的，只是在不同的角度反映了材料的压
第七章(2) 压电陶瓷
§7-1 压电陶瓷
§7-2 透明电光陶瓷
§ 7-1 压电陶瓷
§7-1-1 压电材料概述 §7-1-2 压电陶瓷的主要参数 §7-1-3 铅基压电陶瓷 §7-1-4 无铅压电陶瓷
§ 7-1 压电陶瓷
重点掌握的几个概念： 压电效应 预极化 准同型相界 软性取代 硬性取代
§ 7-1 压电陶瓷
E
电致伸长
剩余伸长
(a) 极化前
(b) 预极化后
(c) 预极化后撤出外场
陶瓷的预极化示意图
§ 7-1 压电陶瓷
• 压电材料分类： 压电单晶 压电陶瓷 压电聚合物
压电复合材料
§ 7-1 压电陶瓷
• 应用举例： 水声技术：水声换能器 超声技术：超声清洗、超声乳化、超声分散 高电压发生装置：压电点火器、引燃引爆、压电变压器 电声设备：麦克风、扬声器、压电耳机 传感器：压电地震仪 压电驱动器 。。。。。。。。
2. 钨青铜型结构
• [BO6]氧八面体以顶角相连构 成骨架。
• B离子为Nb、Ta、W等。
• [BO6]骨架间存在三种空隙： A1（较大）、A2（最大）、C （最小）
• 氧八面体中心因所处位置的 对称性不同可能为B1和B2 • 填满型与非填满型。
钨青铜结构在（001)面上的投影
§ 7-1 压电陶瓷
§ 7-1 压电陶瓷
z z b o o y x o y z
x
x a
c
y
(a )
(b )
(c)
(a) 晶体外形； (b) 切割方向； (c) 晶片
§ 7-1 压电陶瓷
(a) 不受力时； (b) x轴方向受力； (c) y轴方向受力
+
_ ±
+
+
_
←Fx
Fy ↓
+
Fx→
_
Fy ↓
_
+
_ _
+
_
+
+
_
d33=56(10-12库/牛)
g33=33(10-3伏· 米 /牛 ) 工艺性差（粉化，PbO易挥发）
§ 7-1 压电陶瓷
比较可知，BaTiO3压电性好，工艺性好，但致命弱 点是工作温区窄（ 0~120℃ ），且在工作温区内各压电 性能随温度变化很大，图 5-1 （ P115 ）。因此相比之下， PbTiO3的工作温度区宽，性能更稳定。 另外， PbTiO3 陶瓷的介电系数小，热释电系数大， 接近于 60μC/cm2· K ，居里点高，抗辐射性能好，还是 一种相当理想的热释电探测器材料。
↑ Fy
_
Fx→
+
←Fx ↑ Fy
（b）无外力时[1000]晶面
(c)x轴受压时[1000]晶面
(d) y轴受压时[1000]晶面
图 石英晶体的压电效应示意图
§ 7-1 压电陶瓷
当外力F=0时，压电陶瓷表面存在一层表面电荷，其 大小与压电陶瓷的束缚电荷相等，符号与束缚电荷相反， 因而晶体对外不显示电性。 在外力F的作用下，压电陶瓷产生形变，晶体的极化强 度发生变化，因而表面束缚电荷变化，晶体对外显示电 性——压电效应。 在压电陶瓷上加上电场，设电场方向与极化方向相同， 则晶体的极化加强，晶体沿极化方向伸长，产生了形变— —逆压电效应。若加上反向场强，则晶体沿极化方向缩短； 若加上交变电场，则晶体产生振动。
§ 7-1 压电陶瓷
• 晶体具有压电性的必要条件是晶体不具有对称中心。 • 所有铁电单晶都具有压电效应。 • 对于铁电陶瓷来说，虽然各晶粒都有较强的压电效应， 但由于晶粒和电畴分布无一定规则，各方向几率相同， 使ΣP =0，因而不显示压电效应，故必须经过人工预极 化处理，使ΣP ≠0，才能对外显示压电效应。 • 陶瓷的压电效应来源于材料本身的铁电性，所有压电陶 瓷也应是铁电陶瓷。
作为压电材料，还必须补充一些参数：
压电系数d、g
机电耦合系数k 机械品质因素Q 频率系数N
§ 7-1 压电陶瓷
压电系数d ：单位机械应力T所产生的极化强度P
d P / T （C/N）
或：单位电场强度V/x所产生的应变△x/x
d (x / x) /(V / x) x / V
极 化 方 向
Z
条状振子 K31（横向耦机电合系数）
柱状振子 K33（纵向机电耦合系数）
圆片振子 Kp（平面机电耦合系数） Kr（径向机电耦合系数）
§ 7-1 压电陶瓷
机械品质因素Qm
谐振时振子储存的机械能 Qm 2 每一谐振周期振子所消耗的机械能
§ 7-1 压电陶瓷
逆压电效应使压电材料产生形变，形变又会产生电信 号，如果压电元件上加上交流信号，当交流电信号的频率 与元件（振子）的固有振动频率fT相等时，便产生谐振。 振动时晶格形变产生内摩擦，而损耗一部分能量（转换成 热能）。为了反映谐振时的这种损耗程度而引入 Qm 这个 参数，Qm越高，能量的损耗就越小。Qm 的大小以与相应 的谐振方式有关，无特别说明时表示平面（或径向）振动 的机械品质因素。
§ 7-1 压电陶瓷
BaTiO3系与PbTiO3系压电陶瓷
自从1942~1943年之间美、日、苏联学者各自独立发 现BaTiO3 中存在异常的介电现象，1947年又发现预极化 后的BaTiO3陶瓷的压电性能，并制成压电元件用于拾音 器、换能器；
二战期间， BaTiO3成功用于水声及电声换能器、通 讯滤波器上，在很长的一段时间内，BaTiO3陶瓷是主要 的压电陶瓷材料，但目前其作用范围在不断缩小。
下面主要介绍二元系压电陶瓷PZT系陶瓷。
§ 7-1 压电陶瓷
PbZrO3-PbTiO3系陶瓷的相结构
PbZrO3和PbTiO3的结构特点比较： PbZrO3 结构 钙钛矿结构 Tc (立方顺电) 230℃（正交晶系） PbTiO3 钙钛矿结构 490℃
类别
<Tc >Tc
反铁电体
c/a<1(0.981, 正交) 立方顺电相
a. PZT瓷的低温相图 见P120图5-8 由图可知： (1)随Zr：Ti 变化，居里点几乎线形地从235℃变到490℃ ， Tc线以上为立方顺电相，无压电效应。
§ 7-1 压电陶瓷
(2) Tc 线以下， Zr ： Ti=53 ： 47 附近有一同质异晶相界线 （准同型相界线），富钛侧为四方铁电相Ft，富锆一侧为 高温三方（三角）铁电相FR（高温），温度升高，这一相界 线向富锆侧倾斜，并与 Tc线交于 360℃ （表明相界附近居 里温度Tc高），在相界附近，晶胞参数发生突变（见P119 图5-7）。
在滤波器、谐振换能器、压电音叉等谐振子中，要求 高的Qm值。
§ 7-1 压电陶瓷
频率系数N ：压电振子的谐振频率f0与振动方向上线度的 乘积。
N f0 L
只与材料性质相关，而与尺寸因素无关。
§ 7-1 压电陶瓷
铁电单晶固然具有较高的压电效应，但单晶工艺复 杂，不易加工成各种形状，因而不易大量生产，成本也 很高。
§ 7-1 压电陶瓷
2. PbNb2O6 钨青铜结构 Tc高（570℃） 压电系数的各向异性大，d33/d31≈10
机械品质因素特别低（Q≈11）
主要用于超声缺陷检测、人体超身诊断及水听器等
§ 7-1 压电陶瓷
铅基二元系压电陶瓷 人们在 1953 年起开始试制成功 PbZrO3-PbTiO3 二元 系固溶体压电陶瓷，其各项压电性能和温度稳定性等均 大大优于BaTiO3、PbTiO3压电陶瓷，因此得到了广泛的 应用。如水声、电声和通讯滤波器件中。
3. 铌酸锂型结构
• 氧八面体以共面形式重叠
• Li位于氧八面体的公共面 • Nb位于氧八面体中心 • 极化时，Li,Nb偏离中心位 置，沿c轴出现电偶极矩
顺电相
铁电相
§ 7-1 压电陶瓷
4. 铋层状结构
Bi4Ti3O12
§ 7-1 压电陶瓷
§7-1-2 压电陶瓷的主要参数
作为介电材料，可用介电系数ε，介电损耗tgδ，绝缘电 阻率ρ和抗电强度Eb等表征。
单元系
1. PbTiO3 钙钛矿结构铁电体，Tc高，490℃。
各向异性大（c/a＝1.063），晶界能高，难以制备致密、 机械强度高的陶瓷。
矫顽场强较大，预极化困难。提高极化温度有利于极 化，但抗电强度下降，易击穿。 掺入少量稀土、NiO、MnO2等，可促进烧结。 晶粒大小与机电耦合系数k有关。
铁电陶瓷则易加工生产，成本低，且能根据不同的 用途对性能的要求采用掺杂改性。缺点：存在粒界，气 孔及其它缺陷，均匀性及机械强度不够理想，电损耗较 大，妨碍了压电陶瓷在高频率中的使用。
§ 7-1 压电陶瓷
§7-1-3 铅基压电陶瓷 • 1. 单元系 • 2. 二元系 • 3. 三元系
§ 7-1 压电陶瓷
电性能，d用得较为普遍，g常用于接收型换能器、拾音器，
高压发生器等场合。
§ 7-1 压电陶瓷
机电耦合系数k
k2
机械能转变所得电能 电能转变所得的机械能 或 k2 输入的机械能 输入的电能
Kp 是压电材料进行机械能 - 电能转换的能力反映。它 与材料的压电系数、ε和弹性常数等有关，是一个比较综合 的参数。 机电耦合系数反映了机械能和电能之间的转换效率， 由于转换不可能完全，总有一部分能量以热能、声波等形 式损失或向周围介质传播，因而K总是小于1的。
铁电体
c/a>1(1.063)
PbZrO3和PbTiO3的结构相同，Zr4+与Ti4+的半径相近，故两者可形成无 限固溶体，可表示为Pb(ZrxTi1-x)O3，简称PZT瓷。
§ 7-1 压电陶瓷
1. PbZrO3-PbTiO3系压电陶瓷
（1）PbZrO3-PbTiO3系陶瓷的相结构
§ 7-1 压电陶瓷
§ 7-1 压电陶瓷
BaTiO3陶瓷 工作温区窄（Tc=120℃） 易极化 PbTiO3陶瓷 工作温区宽（Tc=490℃） 难极化
热稳定性差
ε=1900 Kp =0.354
ห้องสมุดไป่ตู้
热稳定性好
ε=190 Kp =0.095
d33=191(10-12库/牛)
g33=11.4(10-3伏· 米 /牛 ) 工艺性好