PZTJH108压电极化装置10KV以下压电陶瓷同时极8片
压电陶瓷的压电原理及制作工艺
混 合
预 烧
粉 碎
成 型
排 胶
测 试
极 化
上 电 极
机 加 工
烧 成
压电陶瓷的制作工艺
•配料（原料的选择和处理）
原料是制备压电陶瓷的基础。选择原料一 般应注意其化学组成和物理状态。
(1) 纯度
对纯度的要求应适度。高纯原料，价格昂 贵，烧结温度高，温区窄。纯度稍低的原料， 有的杂质可起矿化和助熔的作用，反而使烧结 温度较低，且温区较宽。过低纯度原料杂质多， 不宜采用。
•压电陶瓷内部结构（电畴形成）
①c轴方向决定自发极化取向 ②能量最低原则决定畴结构
晶格匹配要求 能量最低要求 晶胞自发极化取向 一致小区的存在 自发极化取向不一 致小区的搭配 晶粒中形成 一定的小区 排列状态— 畴结构
③相结构决定畴壁类型
压电陶瓷的压电原理
•压电陶瓷内部结构（电畴形成）
因为晶粒为四方相时，自发极化取向与原 反应立方相三个晶轴之一平行，所以，相邻两 个畴中自发极化方向只能成90°角或180°角， 相应电畴交界面就分别称为90°畴壁和180° 畴壁。
红外探测计
位移与致动器 激光稳频补偿元件，显微加工设备及光角度，光程长的控制器 存 贮 其它 调制
存贮
显示 非线性元件
光信息存贮器，光记忆器
铁电显示器，声光显示器等 压电继电器等
压电陶瓷的用途
•压电陶瓷泵
进口
压电陶瓷 换能器
阀 出口
压电陶瓷的用途
•压电陶瓷喷墨打印
金属片 压电陶瓷 换能器 圆锥形容器 内液层 外墨水池
压电陶瓷极化台
压电陶瓷的用途
压电变压器电警棍
压电陶瓷的用途
压电陶瓷变压器雷 达显示器高压电源
压电陶瓷性能参数
1
GENERAL COMPARISON Ceramic B is a modified barium titanate which offers improved temperature stability and lower aging in comparison with unmodified barium titanate. PZT -2 may be used for requirements of low dielectric constant but it is otherwise inferior in nearly all respects to PZT-4 or PZT-5A. PZT-4 is recommended for high power acoustic radiating transducers because of Its high resistance to depolarization and low dielectrIc losses under high electric drive. Its high resistance to depolarization under mechanical stress makes it suitable for use in deep-submersion acoustic transducers and as the active element in electrical power generating systems. PZT-5A is recommended for hydrophones or instrument applications because of its high resistivity at elevated temperatures, high sensitivity, and high time stability. PZT-5H has even higher sensitivity and permittivity than PZT-5A, and is in most other respects similar to PZT-5A. Its markedly lower Curie point, however, limits the working temperature range and leads to lower temperature stability. PZT-8 is similar to PZT-4, but has even lower dielectricand mechanical losses under high electric drive.It is recommended for applications requiring higher power handling capability than is suitable for PZT-4. Comparison of the above materials at room temperature may be made roughly using the table below, with the material with the highest value rated 100% and the others in proportion. For more exact comparison refer to the tables in the following sections.
压电陶瓷ppt课件
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造传感器和换能器。
工作模式二
压电陶瓷可以在交变电场下工作， 产生交变的机械振动，用于制造超 声波设备和振动器。
工作模式三
压电陶瓷可以在高电压、大电流下 工作，产生强烈的机械振动或变形 ，用于制造大型驱动器和执行器。
03
压电陶瓷的制造工艺
配料与混合
配料
按照配方称取适量的原料，如钛 酸钡、二氧化锆、氧化镁等。
04
压电陶瓷的性能参数
电学性能
介电常数
衡量压电陶瓷在电场作用下极化 程度的物理量。介电常数越大， 极化程度越高，压电效应越明显
。
绝缘电阻
反映压电陶瓷内部绝缘性能的参 数。高绝缘电阻表明陶瓷内部缺
陷少，性能稳定。
电致伸缩系数
衡量压电陶瓷在电场作用下产生 的机械应变能力的物理量。电致 伸缩系数越大，机械应变能力越
压电陶瓷的特性
高压电性能
压电陶瓷具有较高的压电常数和机电耦合系 数，能够将微小的机械形变转换为较大的电 能或机械能。
温度稳定性
压电陶瓷具有较好的温度稳定性，可以在较 宽的温度范围内保持稳定的性能。
可靠性高
压电陶瓷具有较高的机械强度和稳定性，不 易疲劳压电陶瓷的振动和换能特性，可以将太阳能转换为电能，提高太阳能利用率 。
压电陶瓷在风能发电中的应用
压电陶瓷可以作为风能发电机的传感器和换能器，实现风能的高效利用。
压电陶瓷在其他领域的应用探索
压电陶瓷在医疗领域的应用
压电陶瓷在医学领域具有广泛的应用前景，如超声成像、药物传递等。
压电陶瓷在环保领域的应用
利用压电陶瓷的振动特性，制造出声 波发生器、超声波探头等声学器件。
第六章 压电陶瓷
随着电子工业的发展，对压电材料与器件的要求就越来 越高了，二元系PZT已经满足不了使用要求，于是研究和 开发性能更加优越的三元、四元甚至五元压电材料。
第六章 压电陶瓷
二、压电效应 压电效应产生的根源是晶体中离子电荷的位移，当 不存在应变时电荷在晶格位置上分布是对称的，所 以其内部电场为零。 但当给晶体施加应力则电荷发生位移，如果电荷 分布不在保持对称就会出现净极化，并将伴随产生 一个电场，这个电场就表现为压电效应。
压电陶瓷在振动时，为了克服内摩擦需要消耗能量。机械品质因
数Qm是反映能量消耗大小的一个参数。Qm越大，能量消耗越小。 机械品质因数Qm的定义式是：
谐振时振子储存的机械 能
Qm 2 每一谐振周期振子所消 耗的机械能
Qm
2fr R(C0
f
2 a
C1
)(
f
2 a
fr2 )
其中：
fr为压电振子的谐振频率 fa为压电振子的反谐振频率 R为谐振频率时的最小阻抗Zmin（谐振电阻） C0为压电振子的静电容 C1为压电振子的谐振电容
第六章 压电陶瓷
d (pC/N) 33Fra bibliotek360
340
320
300
280
260
240
220
200
180
160
0.44
0.46
0.48
0.50
0.52
0.54
Composition(x)
第六章 压电陶瓷
Q m
k p
1600
kp
0.60
Qm
1500
压电陶瓷参数整理
压电材料的主要性能参数（1） 介电常数ε介电常数是反映材料的介电性质，或极化性质的，通常用ε来表示。
不同用途的压电陶瓷元器件对压电陶瓷的介电常数要求不同。
例如，压电陶瓷扬声器等音频元件要求陶瓷的介电常数要大，而高频压电陶瓷元器件则要求材料的介电常数要小。
介电常数ε与元件的电容C ，电极面积A 和电极间距离t 之间的关系为ε=C ·t/A式中C ——电容器电容；A ——电容器极板面积；t ——电容器电极间距当电容器极板距离和面积一定时，介电常数ε越大，电容C 也就越大，即电容器所存储电量就越多。
由于所需的检测频率较低，所以ε应大一些。
因为ε大，C 就相应大，电容器充放电时间长，频率就相应低。
(2)压电应变常数压电应变常数表示在压电晶体上施加单位电压时所产生的应变大小： 31(/)t d m V U= 式中 U ——施加在压电晶片两面的压电；△t ——晶片在厚度方向的变形。
压电应变常数33d 是衡量压电晶体材料发射性能的重要参数。
其值大，发射性能好，发射灵敏度越高。
（3）压电电压常数33g压电电压常数表示作用在压电晶体上单位应力所产生的压电梯度大小：31(m/N)P U g V P=• 式中 P ——施加在压电晶片两面的应力；P U —— 晶片表面产生的电压梯度，即电压U 与晶片厚度t 之比，P U =U/t 。
压电电压常数33g 是衡量压电晶体材料接收性能的重要参数。
其值大，接收性能好，接收灵敏度高。
（4）机械品质因数机械品质因数也是衡量压电陶瓷的一个重要参数。
它表示在振动转换时材料内部能量消耗的程度。
产生损耗的原因在于内摩擦。
m E E θ=储损m θ值对分辨力有较大的影响。
机械品质因数越大，能量的损耗越小，晶片持续振动时间长，脉冲宽度大，分辨率低。
（5）频率常数由驻波理论可知，压电晶片在高频电脉冲激励下产生共振的条件是: 022LL C t f λ== 式中 t ——晶片厚度；L λ——晶片中纵波波长；L C ——晶片中纵波的波速； 0f ——晶片固有频率。
压电陶瓷驱动方案
压电陶瓷驱动方案
压电陶瓷是一种能够将机械应力转化为电能的材料，它在驱动和控制方面具有广泛的应用。
以下是压电陶瓷驱动方案的几种常见方式：
1. 压电陶瓷驱动器（PZT驱动器）：使用专门设计的压电陶瓷驱动器，通过施加电场来改变压电陶瓷的形状，从而实现驱动功能。
这种方案适用于需要精确控制的应用，例如精密定位系统、振动传感器等。
2. 压电陶瓷驱动电机：将压电陶瓷与电机结合起来，通过压电效应来驱动电机运动。
这种方案常用于微型电机或需要高精度和高响应速度的应用，如自动对焦机构、纳米定位系统等。
3. 压电陶瓷声波发生器：利用压电陶瓷的特性，通过施加电场引起其振动，产生声波。
这种方案广泛应用于扬声器、超声波清洗设备、声波传感器等领域。
4. 压电陶瓷传感器：利用压电陶瓷的压电效应，将机械应力转化为电信号。
这种方案常用于力传感器、压力传感器、
加速度传感器等领域。
5. 压电陶瓷阀门控制：通过改变压电陶瓷的形状，实现阀门的开关控制。
这种方案常用于流体控制系统、气压控制系统等。
需要注意的是，不同的应用场景和需求可能需要不同的压电陶瓷驱动方案。
具体选择合适的方案需要根据具体的设计要求、性能需求和成本考虑来进行决策。
第4章压电陶瓷2
• 复合材料主要通过加和效应和乘积效应影响材
料的性能.
微电子机械系统 (MEMs)
Substrate Contact Monomorph Contact Top Ti/P t P olyim ide P ZT Bottom Ti/P t SiO 2 n-type silicon P +Silicon Etched Cavity SiO 2
X<0.33, 三方相，呈 现强的介电弛豫特性 X>0.33,四方相，呈 现典型的普通铁电体 特征
PZN－PT单晶
PZN－PT单晶的介电性能
电致伸缩
5 压电陶瓷材料发展方向
• 无铅压电陶瓷
• 高温压电陶瓷
• 压电复合材料 • 压电薄膜与厚膜材料
Lead-free piezoceramics
准同型相界 Morphotropic Phase Boundary (MPB) 无准同型相界：
BaTiO3, (Na1/2Bi1/2)TiO3 (Tc=335oC, d33=74pC/N),
PbTiO3,
LiNbO3 （铌铁矿结构）Tc=1210oC, g15=91X10-3Vm/N PbNb2O6 （钨青铜结构）
Bi4Ti3O12 （铋层状结构）
Sr2Nb2O7 (焦绿石结构）
有准同型相界－－PZT
(1) BaTiO3压电陶瓷
Tc低, 在0oC有相变, 稳定性差, 影响其应用 改性:
(1) Pb取代改性—Tc提高, 第二转变温度下降, 提
高压电系数的热稳定性, 且压电效应增大.
(2) Ca取代改性—Tc不变, 但第二转变温度降低,
Microcantilever Arrays
Acoustic Wave Devices （SAW） Chemical Sensor
pzt压电陶瓷片的密度
pzt压电陶瓷片的密度
pzt压电陶瓷片是一种具有多种功能的陶瓷材料，因其较高的性能，广泛地应用于电子电路及机械加工等领域。
1. pzt压电陶瓷片的特点：
（1）能够产生拉力变形，具有良好的压电效应；
（2）具有较为稳定的表观温度系数，热稳定性好；
（3）具有良好的泄漏电流特性，使得它成为最常用的气体绝缘材料；（4）耐生化腐蚀性，耐电压冲击的能力较强。
2. pzt压电陶瓷片的密度：
PZT压电陶瓷片的密度通常为7.4～7.7 g/cm3，少数情况下达到8.5
g/cm3，它的重量要比碳化硅陶瓷的重量要轻；此外，它能够长时间使用，具有很高的绝缘水平，使得它成为非常有效的智能传感器和传感器内电路元件。
3. pzt压电陶瓷片的应用：
（1）它在电子电路中可以作为高精度控制元件及保护设备；
（2）也可以用作压力、温度以及湿度的传感器；
（3）具有传导和透射功能的复合型光电器件；
（4）也可以用于声学设备，用于发射和接收声音振动，具有良好的稳定性；
（5）还可以用作气体分离膜，提高产品性能。
4. pzt压电陶瓷片的研发前景
PZT压电陶瓷片在发电、驱动和容纳等领域都有应用，具有极大的潜力。
随着人们对新型气体和微纳米技术的不断发展，PZT压电陶瓷片应用领域也将不断扩展，开发出更多高性能的新型PZT压电陶瓷片。
未来的PZT压电材料将具有更好的性能，使得开发者可以实现新的技术和产品，这可以被很好地应用于消费电子设备领域，例如电子游戏机、导航仪等等。
简述压电陶瓷极化的三个过程
简述压电陶瓷极化的三个过程
压电陶瓷极化是一种在陶瓷材料中形成静态电场的技术。
它是通过电场作用于陶瓷材料表面的电离作用来实现的，从而在这种特殊材料中建立一个静态的、可控的极化状态。
压电陶瓷极化包括三个步骤： 1. 预处理：在预处理步骤中，将原始陶瓷材料经过清洗和光刻等处理，使其表面平整光滑，这将有利于后续步骤极化效果的获取。
2. 电场沉积：在此步骤中，将预处理后的陶瓷材料放置在某种加强电场的介质中，在陶瓷材料表面形成以电场为主要力量的极化效果。
3. 热处理：在这一步骤中，将极化后的陶瓷材料经过高温处理，使其表面极化结果更加稳定，从而达到预期的极化效果。
压电陶瓷的压电系数
压电陶瓷的压电系数压电陶瓷是一种能够在施加压力或电场时产生电荷分布变化的陶瓷材料，具有压电效应。
压电系数是描述压电效应强度的物理量，是衡量压电陶瓷材料性能的重要指标。
压电系数是指压电陶瓷材料在单位应力或单位电场作用下所产生的电荷分布变化，通常用d表示。
压电系数的大小与材料的晶体结构、化学成分和制备工艺等因素有关。
常见的压电陶瓷材料有PZT（铅锆钛）系列、PMN-PT（铅镁酸铌-铅钛酸钡）系列等。
PZT系列压电陶瓷材料具有良好的压电性能，其压电系数通常在100-500 pC/N之间。
PZT陶瓷材料可以在机械应力或电场的作用下产生电荷分布变化，从而产生压电效应。
这种材料广泛应用于传感器、执行器、声波器件等领域。
PMN-PT系列压电陶瓷材料的压电系数更高，通常在1000-2000 pC/N 之间。
由于其较高的压电系数和良好的机械性能，PMN-PT陶瓷材料在超声换能器、声波传感器、压电驱动器等领域具有广泛应用。
除了PZT和PMN-PT系列，还有其他一些压电陶瓷材料，它们的压电系数不同。
例如，锆钛酸铅（PZ）陶瓷材料的压电系数较低，通常在10-20 pC/N之间。
尽管其压电系数较低，PZ陶瓷材料仍具有一些特殊的应用，如微机电系统（MEMS）和生物医学领域。
压电系数的大小直接影响着压电陶瓷材料的性能。
较大的压电系数意味着在施加相同的压力或电场时，材料所产生的电荷分布变化更大，从而产生更强的压电效应。
压电系数越大，压电陶瓷材料的灵敏度越高，适用于更广泛的应用领域。
压电系数的测量通常采用压电测试仪进行。
在测量压电系数时，需要施加一定的压力或电场，并测量相应的电荷分布变化。
通过计算所施加的应力或电场与电荷分布变化之间的比值，即可得到压电系数的数值。
压电系数是描述压电陶瓷材料性能的重要指标，其大小直接影响着材料的压电效应强度。
压电陶瓷材料的压电系数不同，常见的PZT 和PMN-PT系列具有较高的压电系数，广泛应用于传感器、执行器、声波器件等领域。
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PZT-JH10/8压电极化装置（10KV以下压电陶瓷同时极化1-8片）
关键词：压电极化，压电陶瓷材料，1-8片
PZT-JH10/8压电极化装置主要用于10KV以下压电陶瓷或其它压电材料的
极化处理，广泛应用于高校及从事压电材料研究或生产的科研及生产单位。
主要特点：
1. 能够同时极化1-8片试样，目前国内唯一
2. 安全可靠，温度补偿快、恒温精度高
3. 每路当漏电流超过规定值时，都具有切断保护功能，不影响其它样片的极化，
其它回路可按正常极化时间完成极化。
4. 任意夹持样品尺寸为3-40mm片方型或是圆型试样
1、工作电源：AC220V 50/60HZ
2、额定功率：2.0kw
3、压电材料极化或耐压测试：DC：0-10KV（±5％+2个字）连续可调
4、总电流：10mA
5、每路切断电流：0.5mA
6、定时：1-99min±5％任意设定
7、加热元件 ：优质电阻丝
8、1次测试试样数量:可加载1-8片试样
9、额定温度 ：≤180℃
10、最高温度 ：200℃
11、控温方式 ：智能化恒温控制（进口表）
12、样片 ：样品尺寸为3-40mm片方型或是圆型试样
13、外形尺寸 ： 宽872高466深360（mm)
14、配置ZJ-3和ZJ-6压电测试仪
二、另外选配：压电测试装置：
主要技术指标:
d33/d15： 量程: ×1 档: 20 至 4000pC/N
×0.1档: 2至200pC/N
准确度: ×1档: ±2%±1至3 (pC/N)，当d33 在200至4000pC/N
±5%±1至3 (pC/N)，当d33 在20至 200pC/N
×0.1 档: ±2%±1至3 (0.1pC/N)，当d33 在20至200pC/N
±5%±1至3 (0.1pC/N)，当 d33 在2至20pC/N
分辨率: ×1 档: 1pC/N
×0.1 档: 0 .1 pC/N
d31： 量程: 2至 400pC/N
准确度: ±10%±1至3 (pC/N)
分辨率: 1pC/N
尺寸：
测量头: Ф110×150mm
电子仪器: 260×240×120mm
重量：
测量头: ~4kg
电子仪器: ~2kg