第4章壓電陶瓷2

1、4.7 壓電陶瓷材料及工藝特點(diǎn)壓電陶瓷材料及工藝特點(diǎn) 1 壓電陶瓷的單疇化處理壓電陶瓷的單疇化處理極化處理極化處理 極化處理強(qiáng)電場(chǎng)下單疇極化處理強(qiáng)電場(chǎng)下單疇化化 單疇化處理中非單疇化處理中非180o的疇的疇轉(zhuǎn)向造成應(yīng)變，四方晶系轉(zhuǎn)向造成應(yīng)變，四方晶系的晶體中，沿電場(chǎng)方向的的晶體中，沿電場(chǎng)方向的應(yīng)變?yōu)椋簯?yīng)變?yōu)椋簒z = c/a - 1 因電疇只能沿著某幾個(gè)特定方向取向，極因電疇只能沿著某幾個(gè)特定方向取向，極化處理時(shí)只能使化處理時(shí)只能使P轉(zhuǎn)向最接近外電場(chǎng)方向，轉(zhuǎn)向最接近外電場(chǎng)方向，多晶陶瓷在極化處理時(shí)所能達(dá)到的飽和極多晶陶瓷在極化處理時(shí)所能達(dá)到的飽和極化強(qiáng)度比化強(qiáng)度比Ps低低四方晶系的陶瓷，理想的

2、單疇化處理后，四方晶系的陶瓷，理想的單疇化處理后，P3 = 0.83 Ps, 三三角晶系，角晶系，P3 = 0.87 Ps2 壓電陶瓷材料壓電陶瓷材料 壓電單晶壓電單晶石英，石英，ZnO，BaTiO3，LiNbO3，LiTaO3，(BaSr)Nb2O6, PbTiO3, PMN-PT, PZN-PT 壓電陶瓷材料壓電陶瓷材料 一元系壓電陶瓷一元系壓電陶瓷BaTiO3, PbTiO3壓電陶瓷壓電陶瓷 二元系壓電陶瓷二元系壓電陶瓷Pb(Zr,Ti)O3壓電陶瓷壓電陶瓷 三元系壓電陶瓷三元系壓電陶瓷PZT-Pb(B1B2)O3 壓電復(fù)合材料壓電復(fù)合材料壓壓電電材材料料機(jī)電耦合系機(jī)電耦合系數(shù)數(shù)(%)壓

3、電常數(shù)壓電常數(shù)(pC/N)介質(zhì)介質(zhì)損耗損耗機(jī)械品質(zhì)機(jī)械品質(zhì)因素因素材料材料kpk31相對(duì)介相對(duì)介電常數(shù)電常數(shù)330T/d31d33tgQmBaTiO3陶瓷陶瓷36211700 791911.0300PbTiO3陶瓷陶瓷150-4.2-6.645560.81.15001300PbZrO3-PbTiO325651539460340-27-274715901.42.0651300Na0.5K0.5NbO3(熱壓熱壓)4627496-511271.4240Pb0.6Ba0.4Nb2O638221500-902201.0250Pb(Mg0.33Nb0.67)O3307631.3550

4、9000 79-2502804600.22.5552250PbTiO3PbZrO3幾種壓電陶瓷材料的主要性能幾種壓電陶瓷材料的主要性能無(wú)準(zhǔn)同型相界無(wú)準(zhǔn)同型相界：BaTiO3,(Na1/2Bi1/2)TiO3 (Tc=335oC, d33=74pC/N), PbTiO3, LiNbO3 （鈮鐵礦結(jié)構(gòu)）（鈮鐵礦結(jié)構(gòu)）Tc=1210oC, g15=91X10-3Vm/NPbNb2O6 （鎢青銅結(jié)構(gòu)）（鎢青銅結(jié)構(gòu)）Bi4Ti3O12 （鉍層狀結(jié)構(gòu)）（鉍層狀結(jié)構(gòu)）Sr2Nb2O7 (焦綠石結(jié)構(gòu)）焦綠石結(jié)構(gòu)）有準(zhǔn)同型相界有準(zhǔn)同型相界PZT準(zhǔn)同型相界準(zhǔn)同型相界Morphotropic Phase Bound

5、ary (MPB)(1) BaTiO3壓電陶瓷壓電陶瓷Tc低低, 在在0oC有相變有相變, 穩(wěn)定性差穩(wěn)定性差, 影響其應(yīng)用影響其應(yīng)用改性改性:(1) Pb取代改性取代改性Tc提高提高, 第二轉(zhuǎn)變溫度下降第二轉(zhuǎn)變溫度下降, 提提高壓電系數(shù)的熱穩(wěn)定性高壓電系數(shù)的熱穩(wěn)定性, 且壓電效應(yīng)增大且壓電效應(yīng)增大.(2) Ca取代改性取代改性Tc不變不變, 但第二轉(zhuǎn)變溫度降低但第二轉(zhuǎn)變溫度降低, 提高熱穩(wěn)定性提高熱穩(wěn)定性(2) PbTiO(2) PbTiO3 3壓電陶瓷壓電陶瓷 居里溫度居里溫度490oC, 490oC-100oC均均為鐵電四方相為鐵電四方相, 室室溫四方相的溫四方相的c/a=1.063, 相

6、變時(shí)相變時(shí)產(chǎn)生應(yīng)變產(chǎn)生應(yīng)變 6%, 單晶在室溫下的單晶在室溫下的自發(fā)極化強(qiáng)度自發(fā)極化強(qiáng)度0.75C/m2PbTiO3的晶胞參數(shù)的晶胞參數(shù)m3m 490oC 4mm 相變應(yīng)變大，純相變應(yīng)變大，純PT陶瓷難以制備陶瓷難以制備 矯頑場(chǎng)大矯頑場(chǎng)大, 極化困難極化困難-有利的極化條件有利的極化條件: 200oC, 65kV/cm 改善的措施改善的措施: 細(xì)化晶粒細(xì)化晶粒晶界比例增大，粒間結(jié)合力增大，晶界比例增大，粒間結(jié)合力增大，抵抗應(yīng)力能力提高抵抗應(yīng)力能力提高0.22微米加入微米加入MnO2、Cr2O3等等可得微晶結(jié)構(gòu)可得微晶結(jié)構(gòu) 降低降低c/a比比減少各向異性造成的應(yīng)力引入減少各向異性造成的應(yīng)力引入N

7、b, Bi等等 提高晶界強(qiáng)度提高晶界強(qiáng)度部分添加劑可處在晶界上提高部分添加劑可處在晶界上提高晶界結(jié)合強(qiáng)度，如添加晶界結(jié)合強(qiáng)度，如添加MnO2PbTiO3 陶瓷的參雜改性陶瓷的參雜改性添加物對(duì)介電性能的影響添加物對(duì)介電性能的影響 使介電常數(shù)增加的添加物有使介電常數(shù)增加的添加物有: NiO, Fe2O3, Gd2O3, Nb2O5, WO3 使介電常數(shù)減小的添加物有使介電常數(shù)減小的添加物有: Cr2O3, MnO2 使介質(zhì)損耗減小的添加物有使介質(zhì)損耗減小的添加物有: Cr2O3, MnO2 使電阻率下降的添加物有使電阻率下降的添加物有: Li2O, NiO, Fe2O3(3) Pb(Zr,Ti)O

8、3壓電陶瓷壓電陶瓷 PZT的相結(jié)構(gòu)與性能的相結(jié)構(gòu)與性能 PbZrO3, Tc=230oC, 反鐵電體, TTc, 正交(或斜方)晶系, 室溫時(shí), c/a=0.981 PbTiO3, c/a=1.063 二者形成連續(xù)固溶體PbTiO3- PbZrO3系晶格常數(shù)與組成的關(guān)系系晶格常數(shù)與組成的關(guān)系PbTiO3和和PbZrO3二二者之間可以形成無(wú)限者之間可以形成無(wú)限固溶體固溶體準(zhǔn)同型相界有一準(zhǔn)同型相界有一定寬度，在該區(qū)定寬度，在該區(qū)中四方和菱方中四方和菱方(或或稱三方稱三方)相共存相共存準(zhǔn)同型相界準(zhǔn)同型相界Morphotropic Phase Boundary (MPB)Zr/Ti=53/47PZT陶

9、瓷在陶瓷在MPB附近的介電與壓電性能附近的介電與壓電性能 相界附近結(jié)構(gòu)活性相界附近結(jié)構(gòu)活性大相界處兩相能大相界處兩相能量相近，外場(chǎng)易促使量相近，外場(chǎng)易促使相轉(zhuǎn)變相轉(zhuǎn)變 四方四方/菱方相共存，菱方相共存，極化程度提高，壓電極化程度提高，壓電性能提高性能提高PZT壓電陶瓷中極化矢量的取向壓電陶瓷中極化矢量的取向調(diào)整調(diào)整Zr/Ti比改性比改性 需高kp、高，組成選在MPB處 需高Qm、低kp的材料，組成應(yīng)避開MPBPZT陶瓷的離子取代改性陶瓷的離子取代改性 等價(jià)離子取代等價(jià)離子取代 高價(jià)離子取代（施主）高價(jià)離子取代（施主） 低價(jià)離子取代（受主）低價(jià)離子取代（受主） 等價(jià)離子取代等價(jià)離子取代Mg2+.

10、 Ca2+, Sr2+, Ba2+ 取代取代 Pb2+ PZT陶瓷性能的變化規(guī)律是：陶瓷性能的變化規(guī)律是： （a）適量取代后，使居里溫度下降，機(jī)電耦合系數(shù)）適量取代后，使居里溫度下降，機(jī)電耦合系數(shù)kp有所提高，介電常數(shù)和壓有所提高，介電常數(shù)和壓電系數(shù)電系數(shù)d33都有顯著提高；都有顯著提高； Tc , d （b）取代后，相界組成發(fā)生改變，通常向富鋯側(cè)移動(dòng)，如用）取代后，相界組成發(fā)生改變，通常向富鋯側(cè)移動(dòng)，如用12.5mol%Sr2+取代取代Pb2+時(shí)，相界組成由時(shí)，相界組成由Zr/Ti=53/47移到移到Zr/Ti=56/44，該處材料的壓電活性出現(xiàn)峰，該處材料的壓電活性出現(xiàn)峰值；值； (c)適

11、量取代后，對(duì)燒結(jié)有一定促進(jìn)作用，密度會(huì)略有提高適量取代后，對(duì)燒結(jié)有一定促進(jìn)作用，密度會(huì)略有提高，且有抑制晶粒長(zhǎng)且有抑制晶粒長(zhǎng)大的作用。大的作用。 c/a 各向異性降低各向異性降低原因：晶格畸變使疇易于反轉(zhuǎn)原因：晶格畸變使疇易于反轉(zhuǎn) 施主離子取代施主離子取代高價(jià)離子取代低價(jià)離子高價(jià)離子取代低價(jià)離子 鉛缺位鉛缺位 Nb2O5 2NbTiZr + V”pb + 3Oo V”pb使電疇易于運(yùn)動(dòng)使電疇易于運(yùn)動(dòng) , s , kp , tg , Ec Qm降低降低 v 提高提高 性質(zhì)變軟軟性壓電陶瓷性質(zhì)變軟軟性壓電陶瓷OPbPbOVLaOLa32 32 受主離子取代受主離子取代低價(jià)離子取代高價(jià)離子低價(jià)離子取

12、代高價(jià)離子 氧缺位氧缺位 Fe2O3 2FeTi + V O + Oo 氧空位導(dǎo)致疇壁釘扎和晶胞收縮氧空位導(dǎo)致疇壁釘扎和晶胞收縮 性質(zhì)變硬性質(zhì)變硬 , s , kp , tg , Ec Qm增加增加 v 降低降低 硬性壓電陶瓷硬性壓電陶瓷(4) (4) 三元系壓電陶瓷三元系壓電陶瓷三元系壓電陶三元系壓電陶瓷的相界由點(diǎn)瓷的相界由點(diǎn)變?yōu)榫€，易實(shí)變?yōu)榫€，易實(shí)現(xiàn)性能優(yōu)化現(xiàn)性能優(yōu)化PCM添加的復(fù)合鈣鈦礦型第三組元化合物添加的復(fù)合鈣鈦礦型第三組元化合物一般式一般式化合物化合物鐵電性鐵電性Ba(Zn1/3Nb2/3)O3順電體順電體Ba(Cd1/3Nb2/3)O3順電體順電體Ba(Mg1/3Nb2/3)O3

13、順電體順電體Pb(Zn1/3Nb2/3)O3鐵電體鐵電體Pb(Mg1/3Nb2/3)O3鐵電體鐵電體Pb(Co1/3Nb2/3)O3鐵電體鐵電體Pb(Ni1/3Ta2/3)O3鐵電體鐵電體A+2(B+21/3B+52/3)O3Sr(Cd1/3Nb2/3)O3順電體順電體Ba(Fe1/2Nb1/2)O3順電體順電體Ba(Sc1/2Nb1/2)O3順電體順電體Pb(Fe1/2Nb1/2)O3鐵電體鐵電體Pb(Sc1/2Nb1/2)O3鐵電體鐵電體A+2(B+31/2B+51/2)O3Pb(Yb1/2Ta1/2)O3反鐵電體反鐵電體Pb(Zn1/2W1/2)O3反鐵電體反鐵電體Pb(Mg1/2W1/

14、2)O3反鐵電體反鐵電體Pb(Ni1/2W1/2)O3反鐵電體反鐵電體Pb(Mg1/2Te1/2)O3順電體順電體A+2(B+21/2B+51/2)O3Pb(Mn1/2Te1/2)O3順電體順電體La(Mg1/2Ti1/2)O3順電體順電體A+3(B+21/2B+41/2)O3Nd(Mg1/2Ti1/2)O3順電體順電體(Na1/2La1/2)TiO3順電體順電體(K1/2La1/2)TiO3順電體順電體(Na1/2La1/2)TiO3順電體順電體(Na1/2Bi1/2)TiO3鐵電體鐵電體（A+11/2A+31/2）BO3(Na1/2Ce1/2)TiO3順電體順電體3 壓電陶瓷的工藝特點(diǎn)壓電

15、陶瓷的工藝特點(diǎn) 粉料合成粉料合成2PbO-TiO2-ZrO2系統(tǒng)中各相與溫度的關(guān)系預(yù)燒的目的主要是使原料通過化學(xué)反應(yīng)生成預(yù)燒的目的主要是使原料通過化學(xué)反應(yīng)生成 PZT預(yù)燒工序?qū)ψ詈鬅傻奶沾擅芏绕鹬饕臎Q定作用 壓電陶瓷的燒結(jié)壓電陶瓷的燒結(jié) 影響燒結(jié)質(zhì)量的幾個(gè)主要因素：影響燒結(jié)質(zhì)量的幾個(gè)主要因素： 燒結(jié)溫度與保溫時(shí)間燒結(jié)溫度與保溫時(shí)間提高燒結(jié)溫度提高燒結(jié)溫度和延長(zhǎng)保溫時(shí)間，促進(jìn)燒結(jié)和晶粒長(zhǎng)大，和延長(zhǎng)保溫時(shí)間，促進(jìn)燒結(jié)和晶粒長(zhǎng)大，前者影響顯著。過高燒結(jié)溫度造成前者影響顯著。過高燒結(jié)溫度造成密度下降（密度下降（鉛揮發(fā)鉛揮發(fā)） 燒結(jié)氣氛燒結(jié)氣氛要求氧化氣氛，防止還原氣氛要求氧化氣氛，防止還原氣氛 8

16、00oC以上出現(xiàn)以上出現(xiàn) PbO 揮發(fā)問題降低壓電性能揮發(fā)問題降低壓電性能 防止鉛揮發(fā)的措施：防止鉛揮發(fā)的措施： 配方中鉛過量，配方中鉛過量，0.5-1.5% 埋埋 粉密封燒結(jié)埋入同組分的粉體中粉密封燒結(jié)埋入同組分的粉體中 氣氛片放氣氛片放 PbZrO3氣氛氣氛 組成對(duì)燒結(jié)的影響組成對(duì)燒結(jié)的影響 主晶相組成主晶相組成低熔點(diǎn)易燒結(jié)低熔點(diǎn)易燒結(jié) BaTiO3 熔點(diǎn)：熔點(diǎn)：1681oC，燒結(jié)溫度，燒結(jié)溫度 1400oC PZT， 13001400oC， 1300oC PbTiO3， 1285oC， PbZrO3， 1570oC 在在 PZT 中，增加中，增加 Zr，難燒結(jié)，難燒結(jié) 添加物影響：添加物

17、影響： 軟性（施主）添加物鉛空位加速離子擴(kuò)散促進(jìn)軟性（施主）添加物鉛空位加速離子擴(kuò)散促進(jìn)燒結(jié)燒結(jié) 硬性（受主）添加物氧空位晶胞收縮降低離子硬性（受主）添加物氧空位晶胞收縮降低離子擴(kuò)散降低燒結(jié)速度擴(kuò)散降低燒結(jié)速度 （等價(jià)取代）晶格畸變活化晶格促進(jìn)燒結(jié)（等價(jià)取代）晶格畸變活化晶格促進(jìn)燒結(jié) 液相促進(jìn)燒結(jié)液相促進(jìn)燒結(jié) 人工極化人工極化選擇極化條件的三個(gè)因素選擇極化條件的三個(gè)因素極化電場(chǎng)、極化溫度、極化時(shí)間極化電場(chǎng)、極化溫度、極化時(shí)間極化電場(chǎng)極化電場(chǎng)：矯頑場(chǎng)強(qiáng)是極化時(shí)選擇場(chǎng)強(qiáng)的下限，飽和場(chǎng)強(qiáng)是極化：矯頑場(chǎng)強(qiáng)是極化時(shí)選擇場(chǎng)強(qiáng)的下限，飽和場(chǎng)強(qiáng)是極化時(shí)選擇場(chǎng)強(qiáng)的上限，時(shí)選擇場(chǎng)強(qiáng)的上限， 一般一般 E （34）

18、 Ec溫度提高，電疇易于運(yùn)溫度提高，電疇易于運(yùn)動(dòng)，動(dòng)，Ec與飽和場(chǎng)強(qiáng)降與飽和場(chǎng)強(qiáng)降低，易極化低，易極化 極化溫度極化溫度 提高極化溫度可提高極化效果提高極化溫度可提高極化效果高溫下，四方相高溫下，四方相c/a比降低，電疇做比降低，電疇做 90o 疇轉(zhuǎn)應(yīng)力小疇轉(zhuǎn)應(yīng)力小極化溫度高，電疇易于定向排列極化溫度高，電疇易于定向排列 極化時(shí)間極化時(shí)間180o 疇反轉(zhuǎn)快，疇反轉(zhuǎn)快，90o 疇反轉(zhuǎn)慢疇反轉(zhuǎn)慢 PZT壓電陶瓷常采用的極化條件壓電陶瓷常采用的極化條件 極化電場(chǎng)：極化電場(chǎng)：3 5 KV/mm 極化溫度：極化溫度：100 150oC 極化時(shí)間：極化時(shí)間：10 20 min.4 弛豫型壓電單晶體弛豫型壓

19、電單晶體 (1-x)Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3 (PMNT) MPB: x=0.33 (1-x)Pb(Zn1/3Mb2/3)O3-xPbTiO3 (PZNT) MPB:x=0.09 三類準(zhǔn)同型相界三類準(zhǔn)同型相界MPB附近壓電材料的壓電常附近壓電材料的壓電常數(shù)與居里溫度數(shù)與居里溫度在在MPB附近三方相與四方相共存附近三方相與四方相共存,具有很大的機(jī)電耦合系數(shù)和壓電常數(shù)具有很大的機(jī)電耦合系數(shù)和壓電常數(shù)PMN-PT單晶單晶PMN-PT系統(tǒng)的相圖系統(tǒng)的相圖高溫順電相為立方相高溫順電相為立方相(m3m)低溫鐵電相視低溫鐵電相視x不同為贗立方不同為贗立方(三方三方)(3m)或四方相或

20、四方相(4mm)MPB:x=0.33, 三方相、四方三方相、四方相共存相共存X0.33,四方相，呈現(xiàn)四方相，呈現(xiàn)典型的普通鐵電體特典型的普通鐵電體特征征PZNPT單晶單晶PZNPT單晶的介電性能單晶的介電性能電致伸縮5 壓電陶瓷材料發(fā)展方向壓電陶瓷材料發(fā)展方向 無(wú)鉛壓電陶瓷 高溫壓電陶瓷 壓電復(fù)合材料 壓電薄膜與厚膜材料Lead-free piezoceramicsYasuyoshi Saito1 et. al，NATURE |VOL 432 | 4 NOVEMBER 2004High Tc piezoceramics 壓電復(fù)合材料壓電復(fù)合材料 復(fù)合材料有許多結(jié)構(gòu)方面的自由度復(fù)合材料有許多結(jié)構(gòu)

21、方面的自由度, ,如體積分如體積分量、結(jié)合方式、結(jié)合的對(duì)稱性、結(jié)合的周期性、量、結(jié)合方式、結(jié)合的對(duì)稱性、結(jié)合的周期性、以及復(fù)合線度等以及復(fù)合線度等, ,調(diào)整結(jié)構(gòu)自由度可大幅度該調(diào)整結(jié)構(gòu)自由度可大幅度該變材料性能變材料性能. . 復(fù)合材料主要通過加和效應(yīng)和乘積效應(yīng)影響材復(fù)合材料主要通過加和效應(yīng)和乘積效應(yīng)影響材料的性能料的性能. .微電子機(jī)械系統(tǒng)微電子機(jī)械系統(tǒng) (MEMs)n-type siliconTop Ti/PtPolyimidePZTBottom Ti/PtSiO2P+SiliconSiO2Monomorph ContactSubstrate ContactEtched CavityMic

22、rocantilever ArraysAcoustic Wave Devices（SAW） Chemical Sensor4.8 壓電陶瓷的應(yīng)用壓電陶瓷的應(yīng)用 在高壓發(fā)生裝置上的應(yīng)用在高壓發(fā)生裝置上的應(yīng)用 壓電陶瓷點(diǎn)火器壓電陶瓷點(diǎn)火器 壓電陶瓷變壓器壓電陶瓷變壓器 在電聲設(shè)備上的應(yīng)用在電聲設(shè)備上的應(yīng)用 壓電陶瓷揚(yáng)聲器壓電陶瓷揚(yáng)聲器 壓電陶瓷送、受話器壓電陶瓷送、受話器 壓電陶瓷蜂鳴器壓電陶瓷蜂鳴器 在水聲、超聲換能設(shè)備上的應(yīng)用在水聲、超聲換能設(shè)備上的應(yīng)用 壓電陶瓷濾波器壓電陶瓷濾波器 壓電陶瓷體波濾波器壓電陶瓷體波濾波器 壓電陶瓷聲表面波濾波器壓電陶瓷聲表面波濾波器 壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器和微型馬達(dá)壓

23、電陶瓷驅(qū)動(dòng)器和微型馬達(dá) 壓電應(yīng)用舉例：壓電陶瓷點(diǎn)火器壓電應(yīng)用舉例：壓電陶瓷點(diǎn)火器 開路狀態(tài)下: 壓力F作用下產(chǎn)生的應(yīng)變 機(jī)械功: 由K2定義,得出轉(zhuǎn)變的電能AFsLLxD33ALFsLFWDm2332121ALFskWDel23323321 電勢(shì)能 因?yàn)?所以LAUCUWxel33221221EXsgk3333233233)1 (2333333kXx)1 (2333333kssEDAFLgU33 放電時(shí), 短路狀態(tài) 增加的電能 放電時(shí)耗散的總能量 或AFLskAFLssLLEDEDE332333333)(ALFskWEex23343321ALFsskkWWWDEexelT23333233233

24、21)(ALFgdALFskWET233332123323321 F = 1000 N L = 15 mm, = 12 mm, d33 = 265 pCN-1, 33T = 1500 0, k33 = 0.7 U = 10.4 kV Wel=0.72mJ, Wex=0.66mJ WT=1.35mJ壓電陶瓷點(diǎn)火器用壓電陶瓷壓電陶瓷點(diǎn)火器用壓電陶瓷 在一定尺寸的壓電陶瓷元件上獲得最大的電壓在一定尺寸的壓電陶瓷元件上獲得最大的電壓輸出，必須滿足以下條件：輸出，必須滿足以下條件： 使元件處于良好的受夾狀態(tài)使元件處于良好的受夾狀態(tài) 選擇具有高壓電電壓常數(shù)選擇具有高壓電電壓常數(shù)g33、高機(jī)電耦合系數(shù)、高機(jī)

25、電耦合系數(shù)k33、高彈性順度系數(shù)、高彈性順度系數(shù)s33D的壓電陶瓷的壓電陶瓷壓電陶瓷點(diǎn)火器用壓電陶瓷壓電陶瓷點(diǎn)火器用壓電陶瓷 Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3二元系壓電陶瓷二元系壓電陶瓷 g33 = 29.9 10-3 VM/N, rX = 3250 Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3-PbZrO3 三元系壓電陶瓷三元系壓電陶瓷 典型配方：典型配方：Pb0.8Sr0.2(Mg1/3Nb2/3)0.25Ti0.38Zr0.37O3, Kp =74.9%, rX = 5148 Pb(Mg1/3Ta2/3)O3-PbTiO3-PbZrO3 三元系陶瓷三元系陶瓷 g33 =

26、27.9 10-3 VM/N, rX = 2750壓電應(yīng)用舉例：壓電應(yīng)用舉例：壓電陶瓷變壓器壓電陶瓷變壓器 工作原理：工作原理：電能電能 （逆壓電效應(yīng)）（逆壓電效應(yīng)） 機(jī)械能機(jī)械能（正壓電效應(yīng)）（正壓電效應(yīng)） 電能電能 無(wú)載下的升壓比：無(wú)載下的升壓比：U2/U1 = (4/ 2)k31k33Qm(L2/t) 與傳統(tǒng)的鐵芯電磁變壓器相比，具有體積小、耐高溫、無(wú)電磁與傳統(tǒng)的鐵芯電磁變壓器相比，具有體積小、耐高溫、無(wú)電磁干擾、高頻下具有高能量能密度及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。干擾、高頻下具有高能量能密度及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。多層壓電陶瓷變壓器多層壓電陶瓷變壓器多層壓電陶瓷變壓器及應(yīng)用多層壓電陶瓷變壓器及應(yīng)用 (升壓型升壓型) 壓電陶瓷變壓器壓電陶瓷變壓器 壓電陶瓷變壓器的特點(diǎn)：壓電陶瓷變壓器的特點(diǎn)：頻率特性在諧振頻率附近輸出電壓最大值頻率特性在諧振頻率附近輸出電壓最大值輸出電壓隨輸入電壓增加而增加，達(dá)一定值時(shí)飽和輸出電壓隨輸入電壓增加而增加，達(dá)一定值時(shí)飽和隨負(fù)載阻抗的減小，輸出電壓隨之降低隨負(fù)載阻抗的減小，輸出電壓隨之降低增加負(fù)載阻抗時(shí)，輸入阻抗減小，與繞線變壓器相反。增加負(fù)載阻抗時(shí)，輸入阻抗減小，與繞線變壓器相反?？勺詣?dòng)截止可自動(dòng)截止 壓電升壓變壓器壓電升壓變壓器 壓電降壓