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当前位置首页 » 新闻动态 » 压电石英晶振与压电陶瓷的结构及原理(二)

压电石英晶振与压电陶瓷的结构及原理(二)

返回列表 来源:CEOB2B晶振平台 浏览:- 发布日期:2018-06-01 10:42:32【

    根据上个章节所讲的关于压电石英晶振和压电陶瓷晶振的结构和原理,CEOB2B晶振平台继续给大家讲解该内容.

1.2正压电效应

  当对压电记石英晶振材料施以物理压力时,材料体内之电偶极矩会因压缩而变短,此时压电材料为抵抗这变化会在材料相对的表面上产生等量正负电荷,以保持原状。这种由于形变而产生电极化的现象称为“正压电效应”。正压电效应实质上是机械能转化为电能的过程。
P = d \σ
  其中,P为晶振的电极化率,单位是C/m2,d 为压电常数,单位是C/N,σ为应力,单位是N/m2。
1.3逆压电效应
  当在压电材料表面施加电场(电压),因电场作用时电偶极矩会被拉长,压电材料为抵抗变化,会沿电场方向伸长。这种通过电场作用而产生机械形变的过程称为“逆压电效应”。逆压电效应实质上是电能转化为机械能的过程。
S=dtE
  其中,S为晶体的杨氏模量,d t 为压电常数,单位是m/V,E 为电场强度适量,单位是V/m。
  可以证明,正压电效应与逆压电效应中的系数是相等的,且具有正压电效应的材料必然具有逆压电效应。[2] 如果外界电场较强,那么压贴片晶振晶体管还会出现电致伸缩效应(electrostriction effect ),即材料应变与外加电场强度的平方成正比的现象。可以用以下公式给出:
S=μE 2
  其中,μ为电致伸缩系数,单位是m 4/C2。
二、压电晶体与压电陶瓷的性能特性
  压电晶体包含压电单晶体和压电多晶体,其中压电单晶体常被简称为压电晶体,而压电多晶体则常被称为压电陶瓷晶振,除此之外,压电材料还包括压电聚合物和压电复合材料。
2.1压电单晶体
  压电单晶体大多数为铁晶体管。另外还包括石英、硫化镉、氧化锌、氮化铝等晶体。这些铁电晶体包括:

EA1620

(1)含氧八面体的铁晶体管,例如钛酸钡晶体、具有铌酸锂结构的铌酸锂、铌酸钽和具有钨青铜结构的铌酸锶钡晶体。
(2)含有氢键的铁晶体管,例如磷酸二氢钾、磷酸二氢铵、和磷酸氢铅(及磷酸氘铅)晶体。
(3)含层状结构的钛酸铋晶体等。
  目前应用最广泛的为非铁电性的石英压晶体管、铁电压晶振管铌酸锂和铌酸钽等。
  压电单晶体的优点是其的Q 值高,即频带窄,同时介电常数和压电常数的温度稳定性好,因此适合做工作温度范围很宽的传感器;压电当晶体的缺点是其的制造工艺难度较大,价格昂贵。
2.2压电多晶体(压电陶瓷)
    陶瓷的压电性质最早是在钛酸钡上发现的,但是由于纯的钛酸钡陶瓷烧结难度较大,且居里点(120℃左右)、室温附近(5℃左右)有相变发生,即使改变其掺杂特性,其压电性仍然不高。1950年左右发明的PbZrO3-PbTiO3(简称:PZT )则是迄今为止使用最多的压电陶瓷。
  压电陶瓷的优点是其抗酸碱,机电耦合系数高,容易制成任意形状,价格变异;压电陶瓷的缺点是其温度系数大,存在一定的迟滞、蠕变及非线性,需要
  高压极化处理。同时,按照压电陶瓷中成分的种类多少可分为一元系至多元系压电陶瓷,其性能相差巨大,不再赘述。