压电陶瓷发声时通交流还是直流电

电子玩具小黄狗、小花猫的有趣叫声，是由安装在这些小动物肚子里的一只叫蜂鸣器的元件发出的。这蜂鸣器就是用压电陶瓷做的。

压电现象是1880年居里弟兄俩发现的。他们在天然的水晶片上放上重物施加拉力后，它的两个表面会出现不同的电荷，产生电势差；相反，当电荷作用到晶片上时，晶片就会发生伸缩形变。如果加的是交变电压，那就会引起机械振动。

为什么晶体会具有压电特性呢？原来晶体的分子结构是很规整的，就像小朋友手拉手排列起来一样，正负电荷作用力相等，晶体表面不带电。当晶体在某一方向受力时，排列的队形就受到冲击，一个方向压扁，另一方向拉长，就像有的小朋友一只手被拉过去，而另一只手就脱出了一样，这就使晶体两端表面带电，产生压电现象。

除了水晶能做压电材料以外，科学家还研究出压电石英、压电陶瓷，以及最新的压电塑料。以用压电陶瓷做蜂鸣器为例，先把陶瓷素坯轧成像纸一样的薄片，烧结后，在它的两面做上电极，通上强的直流电，使陶瓷片的无数微小晶粒在电场的“指挥”下整齐地排列起来，陶瓷就具有压电性了。然后再把它与金属片粘合在一起，便成了一个蜂鸣器。当蜂鸣器的电极通电时，因压电陶瓷的压电效应产生振动，而发出人耳可以听到的声音。至于小狗叫、小猫“喵”，就是设计不同的电子线路，改变振动的次数，而发出各种不同的声音。

压电陶瓷变电为声的本领变化多端。电子手表里装上一薄片蜂鸣器，就能发出“嘟嘟”的报时声；电子计算器里装上它，可按预定要求提醒你。把它用作地震监测器，只要接收到大小仅几克力的作用，就会产生电信号，并能指出地震的方向。压电陶瓷还广泛应用于超声加工、探伤、军用声纳、鱼群探测、煤气点火、导弹引爆以及扬声器、防盗报警等。

如今压电陶瓷已经被科学家应用到国防建设、科学研究、工业生产以及和人民生活密切相关的许多领域中,成为信息时代的多面手。

在航天领域,压电陶瓷制作的压电陀螺,是在太空中飞行的航天器、人造卫星的“舵”。依靠“舵”,航天器和人造卫星,才能保证其既定的方位和航线。传统的机械陀螺,寿命短,精度差,灵敏度也低,不能很好满足航天器和卫星系统的要求。而小巧玲珑的压电陀螺灵敏度高,可靠性好。

在潜入深海的潜艇上,都装有人称水下侦察兵的声纳系统。它是水下导航、通讯、侦察敌舰、清扫敌布水雷的不可缺少的设备,也是开发海洋资源的有力工具,它可以探测鱼群、勘查海底地形地貌等。在这种声纳系统中,有一双明亮的“眼睛”,压电陶瓷水声换能器。当水声换能器发射出的声信号碰到一个目标后就会产生反射信号,这个反射信号被另一个接收型水声换能器所接收,于是,就发现了目标。目前,压电陶瓷是制作水声换能器的最佳材料之一。

在医学上,医生将压电陶瓷探头放在人体的检查部位,通电后发出超声波,传到人体碰到人体的组织后产生回波,然后把这回波接收下来,显示在荧光屏上,医生便能了解人体内部状况。

压电陶瓷也广泛用于日常生活中。用两个直径3毫米、高5毫米的压电陶瓷柱取代普通的火石制成的气体电子打火机,可连续打火几万次。利用同一原理制成的电子点火枪是点燃煤气炉极好的用具。还有一种用压电陶瓷元件制作的儿童玩具,比如在玩具小狗的肚子中安装压电陶瓷制作的蜂鸣器,玩具就会发出逼真有趣的声音

当给陶瓷片施加一外界压力F时，片的两端会出现放电现象。相反加以拉力会出现充电现象。这种机械效应转变成电效应的现象属于正压电效应。

另外, 压电陶瓷具有自发极化的性质, 而自发极化可以在外电场的作用下发生转变。因此当给具有压电性的电介质加上外电场时会发生如图所示的变化, 压电陶瓷会有变形。然而, 压电陶瓷之所以会有变形, 是因为当加上与自发极化相同的外电场时, 相当于增强了极化强度。

极化强度的增大使压电陶瓷片沿极化方向伸长。相反, 如果加反向电场,则陶瓷片沿极化方向缩短。这种由于电效应转变成机械效应的现象是逆压电效应。

压电陶瓷是一种能够将 机械能和电能互相转换的 功能陶瓷材料，属于无机非金属材料。压电陶瓷具有敏感的特性，可以将极其微弱的 机械振动转换成电信号，可用于声纳系统、气象探测、遥测环境保护、家用电器等。压电陶瓷对外力的敏感使它可以感应到十几米外飞虫拍打翅膀对空气的扰动，用它来制作 压电地震仪，能精确地测出地震强度，指示出地震的方位和距离，这不能不说是压电陶瓷的一大奇功。常用的压电陶瓷有钛酸钡系、锆钛酸铅二元系及在二元系中添加第三种ABO3（A表示二价 金属离子，B表示四价金属离子或几种离子总和为正四价）型化合物，如：Pb（Mn1/3Nb2/3）O3和Pb（Co1/3Nb2/3）O3等组成的三元系。