压电材料的主要特性参数有:
·压电系数——衡量材料压电效应强弱的参数,直接关系到压电输出灵敏度。
·介电常数——压电元件的固有电容与之有关,而固有电容又影响着传感器的频率下限。
·机电耦合系数——衡量压电材料机电能量的转换效率,定义为输出与输入能量比值的平方根。
·电阻——压电材料的绝缘电阻越大将有利于减小电荷泄漏,从而改善压电传感器的低频特性。(www.xing528.com)
·居里点——压电材料开始丧失压电性的温度。
目前主要的压电材料分为三大类,即压电晶体、压电陶瓷及新型压电材料。它们都具有较好的特性,如压电常数较大,机械性能优良(强度高,固有振荡频率稳定),时间稳定性好,温度稳定性好等,所以它们是比较理想的压电材料。
石英晶体为单晶体,俗称“水晶”。常见的人造和天然石英晶体,其化学成分是SiO2,压电系数d11=2.31×10-12C/N。在几百度的温度范围内,其压电系数稳定,能产生十分稳定的固有频率f0,能承受700~1 000 kg/cm2(1 kg/cm2≈0.1 MPa)的压力,是理想的压电材料。
压电陶瓷是人造多晶系压电材料,常用的有钛酸钡、锆钛酸铅、铌酸盐系压电陶瓷。它们的压电常数比石英晶体高,如钛酸钡(BaTiO3)压电系数d33=190×10-11C/N,但介电常数、机械性能不如石英晶体好。由于压电陶瓷的品种多、性能各异,可根据各自的特点制作各种不同的压电传感器,是一种很有发展前途的压电元件。
新型压电材料包括压电半导体和有机高分子压电材料。压电半导体材料的显著特点是:既具有压电特性,又具有半导体特性,因此既可用其压电特性研制传感器,又可用其半导体特性制作电子器件,也可以两者结合,集压电元件与电子线路于一体,研制成新型集成压电传感器。有机高分子压电材料的特点是质轻、柔软、抗拉强度高、机电耦合系数高。
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