压电陶瓷片的工作原理

很困难 。。压电陶瓷电压过大 电流过小 且放电时间很短 如并联的话 虽然电流够了，但电压还是过大 （几kv)可能会直接烧毁led,..如非要实行 务必还要加上变压电路 。。。另外放电时间过短(几毫秒甚至几微秒）这个问题很难解决。。。细想下来 还需要加装稳压电路，利用电容的充放电，也就是压电陶瓷给电容充电，电容放电给LED 以这种形式或许可以成功

压电陶瓷主要有三大类：

钛酸钡类（BaTiO3）,原材料有二氧化钛、碳酸钡、碳酸锶等；

锆钛酸铅类（PbZrTiO3）,原材料有二氧化钛、氧化锆、氧化铅、、碳酸锶、氧化铌、氧化镧等；

铌镁酸铅类（PbNbMgO3）,原材料有氧化铌、氧化镁、氧化铅、、碳酸锶、氧化镧等.

电极是银和低温玻璃材料.

极化的温度要适宜

极化前一定要把边缘的银磨掉

极化的温度要适宜

极化电压不要过高 谢谢！黎露(站内联系TA)我极化时，从陶瓷表面总有黑色物质被电出来，一旦黑色物质在与陶瓷片接触就击穿了。这黑色物质可以避免吗？kingyx(站内联系TA)黑色物质应该就是击穿的的表现，前面所提的几个问题都值得特别注意，另外建议做做铁电性（电滞回线）确定极化电压，还有材料本身的致密度不高极容易出现所描述的形象，极化前可以先确定其结构如何黎露(站内联系TA)Originally posted by kingyx at 2009-9-16 08:19:

极化前一定要把边缘的银磨掉

极化的温度要适宜

极化电压不要过高 赞同！再补充一点：

赞同！再补充一点：

另外，极化后样品要在硅油中保持24小时后再取出还是极化后就可从硅油中取出，然后保持24小时？谢谢！失落的候鸟(站内联系TA)Originally posted by 黎露 at 2009-9-16 15:40:感谢！另外，极化后样品要在硅油中保持24小时后再取出还是极化后就可从硅油中取出，然后保持24小时？谢谢！ 极化后就可以取出了，但要等1天才去测性能的好黎露(站内联系TA)Originally posted by 失落的候鸟 at 2009-9-16 22:23:

极化后就可以取出了，但是最好把上下电极用导线连起来放电24小时后再测试！ 谢谢！不过样品取出来了，还要把上下电极用导线连起来放电24小时，干嘛呢？淡泊明远(站内联系TA)还有 在压片时候 注意 如何压片质量不好 就会在烧结时 使陶瓷内部留下许多空洞和裂纹 这样也会影响机化效果的ANT_DREAM(站内联系TA)Originally posted by 黎露 at 2009-9-17 10:40:

谢谢！

因为大部分都是陶瓷材料的直径小于金属片的外径，故为了美观起见都是焊接在陶瓷一面。一般金属材料使用两种，黄铜和不锈钢，黄铜的可以简单的焊锡焊接，不锈钢需要专用点焊机。焊点一般在边缘比较好因为圆周固定，中心部位震动幅度比较大焊点易开裂，同时引线会影响震动幅度。

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。当在某些各向异性的晶体材料上施加机械应力时，在晶体的某些表面上会有电荷出现。这一效应称为正压电效应，晶体的这一性质，称为压电性。1880年，居里兄弟最早发现电气石具有压电效应，1881年，居里兄弟实验发现，在晶体上施加电压时，则晶体会产生几何形变。这一效应被称为逆压电效应，并给出石英相同的正逆压电常数。1894年沃伊特(Voigt)指出，仅无对称中心的20种点群的晶体才可能具有压电效应。石英是压电晶体的代表，它一直被广泛应用至今。利用石英的压电效应可制成振荡器和滤波器等频控元件。在第一次世界大战中，居罩的继承人朗之万，为了探测德国的潜水艇，用石英制成了水下超声探测器，从而揭开了压电效应应用史的光辉篇章。

自发现压电性能以来，压电学己成为晶体物理学的一个重要分支。直到1944年，人们对“压电陶瓷”这个术语仍不理解。大约在1940年以前，只知道有两类铁电体，一类是罗息盐与某些关系密切的酒石酸盐；一类是磷酸二氢钾和它的同晶型物。前者是一种在高温下具有压电性的晶体，在技术上具有使用价值，但是它有容易潮解的缺点；后者要在极低的温度(低于148℃)下才具有压电性，因此工程上应用价值不大。二次大战中，1942年到1945年期间，美国的韦纳等人、苏联的伍尔和戈德曼、日本的小川分别发现钛酸钡(BaTiO3)具有异常高的介电常数。此后不久，有人发现BaTi03具有压电性。BaTiO3陶瓷的发现是压电陶瓷材料的一个飞跃。在此以前，压电材料只是压电单晶材料。从此以后，压电材料有了两大类：压电单晶和压电陶瓷。

1947年，美国Roberts在BaTiO3陶瓷上，施加高压进行极化处理，获得了压电陶瓷的压电性，同年，美国出现了用BaTi03陶瓷制造的留声机用拾音器。由于BaTiO3压电陶瓷材料和石英晶体、罗息盐压电单晶相比，具有制备容易，且可制成任意形状和任意极化方向的产品等优点，随后，日本积极开展利用BaTiO3压电陶瓷制作超声换能器、高频换能器、压力传感器、滤波器、谐振器等各种压电器件应用研究，这种研究一直进行到20世纪50年代中期。虽然如此，BaTiO3陶瓷也有缺点，即它的压电性比罗息盐弱，而且压电性随温度和时间变化又比石英晶体大。为了提高这些方面的性能，有人对BaTi03陶瓷进行了改性试验。通过改性试验除了获得一些改良型的BaTi03陶瓷材料外，还发现了许多与BaTiO3有类似结构的AB03型铁电体或反铁电体。这些实验结果为以后发现新压电材料打下了良好的基础。1954年美国B．贾菲等人发现了压电PbZr03一PbTiO3(PZT)固溶体系统。这一系统材料具有比BaTi03更为优越的性能。在此系统中，各种材料的居里点都比BaTi03高，并存在着与温度无关的准同型相界(MPB)。准同型相界附近的组成，其机电耦合系数、机械品质因数都比BaTi03的大，温度稳定性和时间稳定性都比BaTiO3的好。且经过改性以后，它的压电性能还能提高。由于PZT具有良好的压电性，使它一出现就在压电应用领域逐步取代了BaTiO3的地位。PZT系压电陶瓷的出现对压电陶瓷来说，是一件划时代的大事，它使许多在BaTi03时代不能制作的器件成为可能，并且以后又从它派生出一系列新的压电陶瓷材料。1965年，日本根据斯摩棱斯基法则，在PZT的基础上添加复合钙钛矿型结晶结构的第三成分——铌镁酸铅(Pb(Mg1／3Nb2／3)O3，研制成三元系压电陶瓷材料PCM。这种三元系压电陶瓷材料比PZT陶瓷更易于烧结，而PbO挥发极少，其相界由PZT的点扩展为线，因而其可供选择的组成范围更广，具有比PZT更为优越的性能。故自PCM问世以后，以诸如Pb(Mgl／3Sb2／3)03、Pb(Col，3Nb2，3)03等不同复合钙钛矿型化合物为第三成分及第四成分的三元系、四元系压电陶瓷材料陆续出现122,231。

20世纪70年代中期，Newhnma等人以及他们的合作者提出了柱状PZT

陶瓷周期排列的1．3型压电复合材料的理论模型，分析了其中的横向结构模，

对压电陶瓷棒或压电陶瓷纤维在聚合物基体中的排布问题进行了大量的理论和

实验研究工作，测试了不同陶瓷体积含量压电复合材料的电学特性，并将压电

复合材料应用于水声探测器中。

1988年，清华大学柴京鹤等人对PZT压电陶瓷的低温烧结进行了研究，

他们通过添加少量低熔玻璃以达到降低烧结温度的目的。他们对陶瓷显微结

构、烧结机理和添加剂的作用进行了讨论，所研制的低温烧结瓷料已用于制备

独石压电陶瓷变压器，其空载交流升压比可高达9000以上【24J。

90年代中期，江苏陶瓷研究所的诸爱珍对PZT压电陶瓷的掺杂改性着重作了一些研究和探讨，通过实验总结出等价离子和不等价离子置换Pb2+引起材

料性能改变的一般规律，其中不等价离子包括“硬性’’添加物和“软性’’添加物，以及其它一些添加物。同时实验还表明，单独加入一种添加物往往不能满足性能的要求。为了取长补短，常常用两种或两种以上添加物同时加入，以获得理想的材料性能。

作为PZT的一个基本组成成分PbTi03虽被发现甚早，但由于其烧结困难等制造工艺上原因，长期内不能实际应用。在研究开发PZT之后，对PbTiO3进行了取代、固溶等改进型实验工作，使PbTi03陶瓷逐步趋向实用化。以上所述均属钙钛矿型材料。在研究开发钙钛矿型压电陶瓷材料的同时，也对非钙钛矿型压电陶瓷材料如焦绿石型、铋层状结构、钨青铜型等压电陶瓷材料如进行了探索与研究。这些材料都有潜在的实用价值，其中有些材料已被应用。

我国对压电陶瓷材料的研究开始于五十年代末期，比国外晚了十年左右。经过几十年的努力，我国的压电陶瓷有了很大发展。21世纪初叶，低温压电陶瓷的改进对于压电陶瓷广泛用于电子技术领域起了巨大的推动作用。然而，由于压电陶瓷硬度高、脆性大、难于加工。因此结构复杂的压电陶瓷体的制造一直是一大难题。清华大学材料系新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室GuoDongt利用凝胶注模成型(gelcasting)制备PZT压电陶瓷，解决了压电陶瓷制备中亟待解决的问题。同时低温烧结压电陶瓷也抑制了烧结渗银过程中银离子向陶瓷内部进行扩散。我们知道，陶瓷属于绝缘介质，只有经过极化后的陶瓷才有压电性。但是陶瓷不能象金属那样被直接极化，必须先被金属化。LiQuan lut271利用低温烧结渗银法、化学沉银法，这两种方法解决了陶瓷的极化问题。另一个降低烧结温度的方法基于超细粉体的制备。在保证压电陶瓷材料良好的压电性能的前提下，从能源和环保方面考虑，人们把目光放在了烧结的最初阶段超细粉体的制备。粉体越精细、均匀性越好、表面活性越高、越有利于烧结过程，从而降低烧结温度。目前，关于粉体制备技术有：水热法、solgel、化学共沉淀法等。惠春利用水热法合成粒径小、表面活性大的PZT结晶粉体。实验证明，这种PZT粉体的氧化铅挥发温度为924．71℃。而粒径间的反应温度为911．26℃，从而避免了氧化铅的挥发。Zhao Ming leit以solgel工艺制备的粉料所制出的(Bi0．151sNao．15)1-xBaxTiO3压电陶瓷不仅压电性能得到了较大的提高，其qb(Bi0．15Na0．15)0．94Ba0．06TiO3系陶瓷具有该系列最大的压电常数，d33=173x10-12 c／N。与传统工艺相比，d33提高了近40％。而且，在一定范围内，随Ba含量的增加，材料的剩余极化Pr和矫顽场Ec逐渐减小，退极化温度逐渐降低。最近，清华大学材料科学与工程系陶瓷国家重点实验室利用放电等离子法(SPS)成功合成晶粒尺寸为纳米级的高密度(>90％)钛酸钡BaTiO3纳米晶。放电等离子法(SPS)是一种快速烧结方法，与传统的烧结方法相比，SPS烧结保温时间短、烧结后的致密度高、能显著抑制晶粒在烧结后期长大。