壓電材料

壓電材料是受到壓力作用時會在兩端面間出現電壓的晶體材料。

受到壓力作用時會在兩端面間出現電壓的晶體材料。1880年，法國物理學家P.居里和J.居里兄弟發現，把重物放在石英晶體上，晶體某些表面會產生電荷，電荷量與壓力成比例。這一現象被稱為壓電效應。隨即，居里兄弟又發現了逆壓電效應，即在外電場作用下壓電體會產生形變。壓電效應的機理是：具有壓電性的晶體對稱性較低，當受到外力作用發生形變時，晶胞中正負離子的相對位移使正負電荷中心不再重合，導致晶體發生宏觀極化，而晶體表面電荷面密度等于極化強度在表面法向上的投影，所以壓電材料受壓力作用形變時兩端面會出現異號電荷。反之，壓電材料在電場中發生極化時，會因電荷中心的位移導致材料變形。

利用壓電材料的這些特性可實現機械振動（聲波）和交流電的互相轉換。因而壓電材料廣泛用于傳感器元件中，例如地震傳感器，力、速度和加速度的測量元件以及電聲傳感器等。這類材料被廣泛運用，舉一個很生活化的例子，打火機的火花即運用此技術。

壓電材料有哪些種類

1、壓電晶體：以石英晶體為主；

2、壓電陶瓷：人工合成的多晶體材料，由無數細微的電疇組成。通常定義壓電陶瓷的極化方向為Z軸。最常見的壓電陶瓷是PZT，即鋯鈦酸鉛系。常見的壓電陶瓷有片狀和管狀，管狀的極化方向可以是徑向也可以是軸向。

3、新型壓電材料：包括壓電半導體及有機高分子壓電材料。

壓電材料的主要參數

（1）壓電常數

壓電常數是衡量材料壓電效應強弱的參數，它直接關系到壓電輸出的靈敏度。

（2）彈性常數

壓電材料的彈性常數、剛度決定著壓電器件的固有頻率和動態特性。

（3）介電常數

對于一定形狀、尺寸的壓電元件，其固有電容與介電常數有關；而固有電容又影響著壓電傳感器的頻率下限。

（4）機械耦合系數

在壓電效應中，其值等于轉換輸出能量（如電能）與輸入的能量（如機械能）之比的平方根；它是衡量壓電材料機電能量轉換效率的一個重要參數。

（5）電阻壓電材料的絕緣電阻

將減少電荷泄漏，從而改善壓電傳感器的低頻特性。

（6）居里點

壓電材料開始喪失壓電特性的溫度稱為居里點。