壓電阻抗分析儀簡述壓電材料及其應用

　　壓電阻抗分析儀簡述壓電材料及其應用
　　1880年居里兄弟發(fā)現，在石英晶體的特定方向上施加壓力或拉力會使晶體表面出現電荷，并且電荷的密度與施加外力的大小成比例，這就是壓電材料的正壓電效應。隨后，居里兄弟又通過實驗驗證了逆壓電效應，并且得到了石英晶體的正逆壓電系數。1894年沃伊特指出，結構上具有不對稱中心的晶體介質都可能是壓電材料。在現代社會中，壓電材料作為機電轉換的功能材料，在高新領域扮演著重要的角色。　　目前，利用壓電材料制作的壓電傳感器廣泛的應用于壓電濾波器、微位移器、驅動器和傳感器等電子器件中，在衛(wèi)星廣播、電子設備、生物以及航空航天等高新技術領域都有著重要的地位。隨著電子工業(yè)的快速發(fā)展，壓電材料逐步出現復合化、功能特殊化、性能極限化和結構微型化等趨勢，性能優(yōu)良的壓電材料將成為本世紀重要的新材料之一。
　　壓電效應原理
　　壓電材料即具有壓電效應的一類功能材料。壓電效應是指材料在壓力作用下產生電信號的效應；或者在電場作用下，材料發(fā)生機械形變的現象。材料的壓電性由壓電常數決定，與晶體的對稱性密切相關。石英晶體是早發(fā)現的壓電晶體，也是目前好的和重要的壓電晶體之一。
　　壓電效應是由于晶體在機械力的作用下發(fā)生形變而引起帶電粒子的相對位移，從而使得晶體的總電矩發(fā)生改變而造成的。晶體是否具有壓電性與晶體結構的對稱性有關，只有具有不對稱中心的晶體才有可能具有壓電特性。因為壓電晶體首先必須是不導電的，同時結構上還必須要有分別帶正電荷和負電荷的質點—離子或離子團的存在。因此，壓電晶體還必須是粒子性晶體或有離子團組成的分子晶體[1]。
　　三、壓電材料主要特性：
　　一般來說，壓電材料應具備以下幾個主要特性：
　　（1）轉換特性：要求具有較高的壓電常數d33；
　　（2）機械性能：機械強度高、剛度大；
　　（3）電性能：高電阻率和高介電常數，防止加載驅動電場時被擊穿；
　　（4）環(huán)境適應性：溫度和濕度穩(wěn)定性好，要求具有較高的居里點，工作溫度范圍寬；
　　（5）時間穩(wěn)定性：要求壓電性能不隨時間變化，增強壓電材料工作穩(wěn)定性和壽命。
　　描述晶體材料的彈性、壓電、介電性質的重要參數，如介電常數、彈性系數和壓電常數等，決定了壓電材料的基本性能。描述交變電場中壓電材料介電行為的介質損耗角正切（tan δ），描述彈性諧振時的力學性能的機械品質因數Qm及描述諧振時的機械能與電能相互轉換的機電耦合系數k等，決定了壓電材料的具體應用方向。在壓電材料的研究及實際應用中，以上參數都極為重要。