壓電特性的原理

壓電打火機(jī) 煤氣灶上用的一種新式電子打火機(jī)，就是利用壓電陶瓷制成的。只要用手指壓一下打火按鈕，打火機(jī)上的壓電陶瓷就能產(chǎn)生高電壓，形成電火花而點(diǎn)燃煤氣，可以長久使用。所以壓電打火機(jī)不僅使用方便，，而且壽命長，例如一種鈦鉛酸鉛壓電陶瓷制成的打火機(jī)可使用100萬次以上。

防核護(hù)目鏡 員帶上用透明壓電陶瓷做成的護(hù)目鏡后，當(dāng)核產(chǎn)生的光輻射達(dá)到危險(xiǎn)程度時(shí)，護(hù)目鏡里的壓電陶瓷就把它轉(zhuǎn)變成瞬時(shí)高壓電，在1/1000 s里，能把光強(qiáng)度減弱到只有1/10000，當(dāng)危險(xiǎn)光消失后，又能恢復(fù)到原來的狀態(tài)。這種護(hù)目鏡結(jié)構(gòu)簡單，只有幾十克重，安裝在防核護(hù)目頭盔上攜帶十分方便。

壓電陶瓷壓電材料的選擇

壓電換能器材料的主要性能參數(shù)有：(1) 壓電應(yīng)變常數(shù)表示當(dāng)壓電晶體受到外界的單位電壓時(shí)，所產(chǎn)生的應(yīng)變大小。(2) 壓電電壓常數(shù)表示當(dāng)壓電晶體上受到外界單位應(yīng)力時(shí)，所產(chǎn)生的電壓梯度大小。這兩個(gè)參數(shù)是衡量壓電晶體材料發(fā)射性能的重要參數(shù)，參數(shù)越大，發(fā)射性能越好，發(fā)射靈敏度越高。(3) 頻率常數(shù)壓電晶片的固有頻率和其厚度乘積是一個(gè)常數(shù)，稱為頻率常數(shù)N，由此看出晶片厚度與諧振頻率成反比，而超聲波的頻率主要取決于晶片的厚度和晶片中的聲速。

壓電效應(yīng)

壓電效應(yīng)產(chǎn)生的根源是晶體中離子電荷的位移，當(dāng)不存在應(yīng)變時(shí)電荷在晶格位置上分布是對(duì)稱的，所以其內(nèi)部電場(chǎng)為零。但當(dāng)給晶體施加應(yīng)力則電荷發(fā)生位移，如果電荷分布不在保持對(duì)稱就會(huì)出現(xiàn)凈極化，并將伴隨產(chǎn)生一-個(gè)電場(chǎng)，這個(gè)電場(chǎng)就表現(xiàn)為壓電效應(yīng)。

壓電陶瓷( piezelectric ceramics )，是指經(jīng)直流高壓極化后，具有壓電效應(yīng)的鐵電陶瓷材料。晶體受到機(jī)械力的作用時(shí)，表面產(chǎn)生束縛電荷，其電荷密度大小與施加外力大小成線性關(guān)系，這種由機(jī)械效應(yīng)轉(zhuǎn)換成電效應(yīng)的過程稱為正壓電效應(yīng)(力→形變一電壓)。晶體在受 到外電場(chǎng)激勵(lì)下產(chǎn)生形變，且二者之間呈線性關(guān)系，這種由電效應(yīng)轉(zhuǎn)換成機(jī)械效應(yīng)的過程稱為逆壓電效應(yīng)(電壓- +形變)。壓電材料可以因機(jī)械變形產(chǎn)生電場(chǎng)，也可以因電場(chǎng)作用產(chǎn)生機(jī)械變形，這種固有的機(jī)-電耦合效應(yīng)使得壓電材料在工程中得到了廣泛的應(yīng)用。例如，壓電材料已被用來制作智能結(jié)構(gòu)，此類結(jié)構(gòu)除具有自承載能力外，還具有自診斷性、自適應(yīng)性和自修復(fù)性等