【科普贴】陶瓷谐振器(CERALOCK)的压电陶瓷说明

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机械能和电能互换的特性叫做压电效应。换言之,当施加电压时,压电材料会膨胀或收缩,当受力时,会产生电压。

通常,陶瓷是由微晶体组成的。而每个晶体是由带正电荷或负电荷的原子构成的。大多数陶瓷带有的正、负电荷是平衡的。但是,在自然状态下,有一种介电陶瓷 (称为铁电体) 在晶体中带有不平衡的正、负电荷,会造成偏电荷,也就是发生自发极化。

图1:随机极化的多晶体

焙烧后,铁电陶瓷会立即发生自发极化并产生随机极轴。整体来看,陶瓷似乎有了平衡的正、负电荷。但是,随着高直流电压的应用,自发极化产生的极轴在相同的方向上对齐,即使去掉电压,极轴也不会随之消失。使自发极化极轴对准的过程被称为极化过程。

电极

如果将极化过程应用于铁电陶瓷,就会生成压电陶瓷。

当给压电陶瓷施加外部电压时,陶瓷内的正、负电荷的中心会相互吸引或排斥,就会造成陶瓷的膨胀或缩小。

电荷中心

或者,给压电陶瓷施加压力,就会在压电陶瓷的对面产生正、负电荷。相反地,如果对相同的材料施加张力,电荷的极性会相反。

如上所述,利用晶体极化,压电陶瓷可以使电能和机械能相互转化。

振动

 

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