压电陶瓷的压电现象

压电陶瓷是人造多晶体,它的压电机理与石英晶体并不相同。压电陶瓷材料内的晶粒有许多自发极化的电畴。在极化处理以前,各晶粒内电畴沿任意方向排列,自发极化的作用相互抵消,陶瓷内极化强度为零,如图10-4(a)所示。

在陶瓷上施加外电场时,电畴自发极化方向转到与外加电场方向一致,如图10-4(b)所示。既然已极化,此时压电陶次具有一定的极化强度。当外电场撤消后,各电畴的自发极化在一定程度上按原外加电场方向取向,陶瓷极化强度并不立即恢复到零,如图10-4(c)所示,此时存在剩余极化强度。同时陶资片极化的两端出现束缚电荷,一端为正,另一端为负，如图10-5所示。由于束缚电荷的作用,在陶瓷片的极化两端很快吸附一层来自外界的自由电荷,这时束缚电荷与自由电荷数值相等,极性相反,因此陶瓷片对外不呈现极性。如果在压电陶瓷片上加一个与极化方向平行的外力,陶瓷片产生压缩变形,片内的束缚电荷之间距离变小,电畴发生偏转,极化强度变小,因此,吸附在其表面的自由电荷,有一部分被释放而呈现放电现象。当撤消压力时,陶瓷片恢复原状,极化强度增大，因此又吸附一部分自由电荷而出现充电现象。这种因受力而产生的机械效应转变为电效应(将机械能转变为电能）就是压电陶瓷的正压电效应，放电电荷的多少与外力成正比例关系，即

q = d₃₃F