压电陶瓷性能参数解析
压电陶瓷的性能参数解析
制造优良的压电陶瓷元器件，通常要对压电陶瓷性能提出明确的要求。因为压电陶瓷性能对元器件的质量有决定性的影响。因此，要讨论和认识压电陶瓷的元器件，就必须首先要了解压电陶瓷的性能参数与量度方法。
压电陶瓷除了具有一般介质材料所具有的介电性和弹性性能外，还具有压电性能。压电陶瓷经过极化处理之后，就具有了各向异性，每项性能参数在不同方向上所表现的数值
不同，这就使得压电陶瓷的性能参数比一般各向同性的介质陶瓷多得多。压电陶瓷的众多的
性能参数是它被广泛应用的重要基础。（1）介电常数
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 (1-1)
式中，各参数的单位为：电容量C为F，电极面积A为m2，电极间距t为m，介电常
数ε为F/m。
有时使用相对介电常数εr（或κ），它与绝对介电常数ε之间的关系为εr=ε/εo (1-2)
式中，εo为真空（或自由空间）的介电常数，εo=8.85×10-12（F/m），而εr则无单位，是一个数值。
压电陶瓷极化处理之前是各向同性的多晶体，这是沿1(x)、2(y)、3(z)方向的介电常数是相同的，即只有一个介电常数。经过极化处理以后，由于沿极化方向产生了剩余极化
而成为各向异性的多晶体。此时，沿极化方向的介电性质就与其他两个方向的介电性质不同。
设陶瓷的极化方向沿3方向，则有关系
ε11=ε22≠ε33（1-3）
即经过极化后的压电陶瓷具有两个介电常数ε11和ε33。由于压电陶瓷存在压电效应，因此样品处于不同的机械条件下，其所测得的介电常
数也不相同。在机械自由条件下，测得的介电常数称为自由介电常数，在εT表示，上角标T表示机械自由条件。在机械夹持条件下，测得的介电常数称为夹持介电常数，以εS表
示，上角标S表示机械夹持条件。由于在机械自由条件下存在由形变而产生的附加电场，而
在机械受夹条件下则没有这种效应，因而在两种条件下测得的介电常数数值是不同的。
根据上面所述，沿3方向极化的压电陶瓷具有四个介电常数，即ε11T，ε33T，
ε11S，ε11S。
（2）介质损耗
介质损耗是包括压电陶瓷在内的任何介质材料所具有的重要品质指标之一。在交变
电场下，介质所积蓄的电荷有两部分：一种为
有功部分（同相），由电导过程所引起的；一种为无功部分（异相），是由介质弛豫过程所
引起的。介质损耗的异相分量与同相分量的比值如图1-1所示，Ic为同相分量，IR为异相
分量，Ic与总电流I的夹角为δ，其正切值为
(1-4)
式中，ω为交变电场的角频率，R为损耗电阻，C为介质电容。由
式（1-4）可以看出，IR大时，tanδ也大；IR小时tanδ也小。通常用
tanδ来表示的介质损耗，称为介质损耗正切值或损耗因子，或者就叫做介质损耗。
处于静电场中的介质损耗来源于介质中的电导过程。处于交变
电场中的介质损耗，来源于电导过程和极化驰豫所引起的介质损耗。此外，具有铁电性的压电陶瓷的介质损耗，还与畴壁的运动过程有关，但
情况比较复杂，因此，在此不予详述。（3）弹性常数
压电陶瓷是一种弹性体，它服从胡克定律：“在弹性限度范围内，
应力与应变成正比”。设应力为T，加于截面积A的压电陶瓷片上，其所
产生的应变为S，则根据胡克定律，应力T与应变S之间有如下关系
S=sT
(1-5) T=cS
(1-6) 式中，S为弹性顺度常数，单位为m2/N；C为弹性劲度常数，单
位为N/m2。
但是，任何材料都是三维的，即当施加应力于长度方向时，不仅在长
度方向产生应变，宽度与厚度方向上也产生应变。设有如图1-2所示的薄
长片，其长度沿1方向，宽度沿2方向。沿1方向施加应力T1，使薄片在
1方向产生应变S1，而在方向2上产
生应变S2，由（1-5）式不难得出
S1=S11T1(1-7) S2=S12T1(1-8) 上面两式弹性顺度常数S11和S12之比，称为迫松比，即
(1-9)它表示横向相对收缩与纵向相对伸长之比。同理，可以得到S13，S21，S22，其中，S22=S11，S12=S21。极化过的压电陶瓷，其独立的弹性顺度常数只有5个，即S11，S12，S13，S33和S44。独立的弹性劲度常数也只有5个，即C11，C12，C13，C33和C44. 由于压电陶瓷存在压电效应，因此压电陶瓷样品在不同的电学条件下具有不同的弹性顺度常数。在外电路的电阻很小相当于短路，或电场强度E=0的条件下测得的称为短路弹性顺度常数，记作SE。在外电路的电阻很大相当于开路，或电位移D=0的条件下测得的称为开路弹性顺度常数，记作SD。由于压电陶瓷为各向异相性体，因此共有下列10个弹性顺度常数：SE11，SE12，SE13，SE33，SE44，SD11，SD12，SD13，SD33，SD44。同理，弹性劲度常数也有10个：
CE11，CE12，CE13，CE33，CE44，CD11，CD12，CD13，CD33，CD44。（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。机械品质因数越大，能量的损耗越小。产生损耗的原因在于内摩擦。机械品质因数可以根据等效电路计算而得：
(1-10) 式中，R1为等效电阻，ωS为串联谐振角频率，C1为振子谐振时的等效电容，其值为
(1-11) 其中，ωp为振子的并联谐振角频率，Co为振子的静电容。以此值代入式1-10，得到
(1-12)
(1-13) 当△f=fp-fs很小时，式1-13可简化为
(1-14)
不同的压电陶瓷元器件对压电陶瓷的Qm值有不同的要求，多数陶瓷滤波器要求压电
陶瓷的Qm要高，而音响元器件及接收型换能器则要求Qm要低。（5）压电常数
对于一般的固体，应力T只引起成比例的应变S，用弹性模量联系起来，即T=YS；压电陶瓷具有压电性，即施加应力时能产生额外的电荷。其所产生的电荷与施加的应力成比
例，对于压力和张力来说，其符号是相反的，用介质电位移D（单位面积的电荷）和应力T（单位面积所受的力）表示如下：
D=Q/A=dT (1-15) 式中，d的单位为库仑/牛顿（C/N）
这正是正压电效应。还有一个逆压电效应，既施加电场E时成比例地产生应变S，
其所产生的应变为膨胀或为收缩取决于样品的极化方向。
S=dE (1-16)
式中，d的单位为米/伏（m/v）。上面两式中的比例常数d称为压电应变常数。对于正和逆压电效应来讲，d在数值
上是相同的，即有关系
(1-17) 对于企图用来产生运动或振动（例如，声纳和超声换能器）的材料来说，希望具有大的压电应变常数d。另一个常用的压电常数是压电电压常数go，它表示内应力所产生的电场，或应变所产生的电位移的关系。常数g与常数d之间的关系如下：g=d/e (1-18) 对于由机械应力而产生电压（例如留声机拾音器）的材料来说，希望具有高的压电电压常数g。此外，还有不常用的压电应力常数e和压电劲度常数h；e把应力T和电场E联系起来，而h把应变S和电场E
联系起来，既T=-eE
(1-19) E=-hS
(1-20) 与介电常数和弹性常数一样，压电陶瓷的压电常数
也与方向有关，并且也需考虑“自由”，“夹持”、“短
路”、“开路”等机械的和电学的边界条件。因此，也有许多个压电常数。现以压电陶瓷薄长片样品为例说明之，如图
1-3所示。
(1-21) 设有薄长片的极化方向与方向3平行，而电极面与方向3垂直。在短路即电场E=0的条件下，薄长片受沿方向1的应力T1的作用时，压电常数d31与电位移D3，应力T1之间的关系如下：
在机械自由，即T=0的条件下，薄长片只受到方向3的电场强度E3的作用时，压电
常数d31与应变S1及电场E3之间有如下的关系：
(1-22)在开路，即D=0的条件下，薄长片只受到伸缩应力T1的作用时，压电常数g31与应力
T1及电场E3之间的关系为：
(1-23) 在机械自由，即T=0的条件下，薄长片只受到沿方向3电位移D3的作用时，压电常数g31与电位移D3及应变S1之间的关系为：
(1-24) 从式（1-21）至（1-24）可以看出，如果选择（T，E）为自变量时，相应的压电常数为d；如果选择（T，D）为自变量时，相应的压电常数为g。同理，选择（S，E）为自变
量时，其边界条件为机械夹持或电学短路，选择（S，D）为自变量，其边界条件为机械夹持或电学开路，则相应的压电常数各为e和h。它们之间有如下的关系：
(1-25)
(1-26) 由此可见，由于选择不同的自变量或测量时所处的边界条件不同，可得d、g、e、h
四组压电常数，而其中用得最多的是压电常数d。考虑到压电陶瓷材料的各向异性，所以它
有如下四组压电常数：
d31=d32,d33,d15=d24 g31=g32,g33,g15=g24
e31=e32,e33,e15=e24 h31=h32,h33,h15=h24
这四组压电常数并不是彼此独立的，知道其中一组，即可求出其它三组。以上讨论的是压电陶瓷材料的压电性和压电常数。反映压电陶瓷的弹性变量即应力、
应变和电学变量即电场，电位移之间的关系的方程式称为压电方程。由图1-3不难得出以下压电陶瓷的压电方程：
(1-27)
(1-28) 上面式（1-27）代表正压电效应，而式（1-28）代表逆压电效应。对于不同的边界
条件和不同的自变量，可以得到不同的压电方程组。由于压电振子有四类边界条件，故有四类不的压电方程。式1-27及式1-28所示为第一类压电方程，这四类压电方程的通式列于表
1-1中。方程名称压电方程通式
第一类压电方程
第二类压电方程
第三类压电方程
第四类压电方程
注：① i,j=1,2,3,4,5,6; m,n=1,2,3. ②βTnm为自由介质隔离率（m/F），βSnm为夹持介质隔离率（m/F）。（6）机电耦合系数机电耦合系数K是综合反映压电材料性能的参数，它表示压电材料的机械能与电能
之间的耦合效应。机电耦合系数可定义为
由于压电元器件的机械能与它的形状和振动模式有关，因此，不同
形状和不同振动模式对应的机电耦合系数也不相同。压电陶瓷的机电耦合系数列于表1-2中，它们的计算方式可从压电方程中导出。
表1-2
K振子形状和电极不为零的应力应变分量K31沿1方向长片，3面电极T1;S1,S2,S3
pzt5压电陶瓷片使用手册
pzt5压电陶瓷片使用手册
一、产品概述
pzt5压电陶瓷片是一种具有优异压电性能的陶瓷材料，广泛应用于超声波、音频设备、传感器等领域。它具有高灵敏度、低损耗、稳定性好等优点，能够将电能有效地转换为机械能，实现微小位移的精确控制。
二、物理特性
1. 尺寸：pzt5压电陶瓷片有多种尺寸可供选择，以满足不同应用场景的需求。
2. 重量：pzt5压电陶瓷片相对较轻，方便安装和使用。
3. 机械性能：具有良好的机械强度和耐久性，能够在高压力、高温度环境下稳定工作。
4. 电学性能：具有优异的压电性能，压电常数和介电常数较高，能够实现高效的电能转换。
三、技术规格
1. 压电常数：pzt5压电陶瓷片的压电常数随温度、频率、应力等条件的变化而变化，具体数值可根据实际需求进行测试和计算。
2. 介电常数：介电常数是衡量材料介电性能的参数，pzt5压电陶瓷片的介电常数与频率有关，需在特定条件下进行测量。
3. 电阻率：电阻率是衡量材料导电性能的参数，pzt5压电陶瓷片的电阻率相对较高，具有良好的绝缘性能。
4. 机械品质因数：机械品质因数是衡量材料机械性能的重要参数，pzt5压电陶瓷片的机械品质因数较高，具有较好的稳定性和耐久性。
四、驱动电路与连接方式
1. 驱动电路：pzt5压电陶瓷片需要专门的驱动电路才能正常工作，驱动电路应具有稳定性好、噪声低等特点。
2. 连接方式：pzt5压电陶瓷片的连接方式有串联、并联等多种方式，具体连接方式应根据实际需求进行选择。
五、操作步骤与使用技巧
1. 操作步骤：首先选择合适的驱动电路和连接方式，然后将pzt5压电陶瓷片按照规定连接方式连接到电路中，最后调整驱动电路的参数使pzt5压电陶瓷片正常工作。
2. 使用技巧：在使用过程中应注意避免对pzt5压电陶瓷片进行过大的压力或位移操作，以免损坏材料；同时应注意保持材料表面的清洁和干燥，避免影响其性能。
六、维护与保养
1. 定期检查：应定期检查pzt5压电陶瓷片的连接线路是否牢固，有无松动或接触不良等现象。如发现问题应及时处理。
压电陶瓷材料测试需要知道的13个基本参数
压电陶瓷材料测试需要知道的13个基本参数
压电陶瓷材料是一种具有压电效应的材料，可将机械的压力或应力转化为电能，同时也可以将电能转化为机械的压力或应力。因此，对于压电陶瓷材料的测试，需要关注以下13个基本参数。
1.介电常数（Dielectric constant）：介电常数是指材料在电场作用下的电极化能力，是压电陶瓷材料的一个重要指标。介电常数越大，材料的电极化能力越强。
2.电容（Capacitance）：电容是指单位电压下存储的电荷量，通常以法拉（F）为单位。对于压电陶瓷材料，电容可以用来判断材料的电性能。
3.压电系数（Piezoelectric coefficient）：压电系数是指压电材料产生的电荷与施加在材料上的应力或压力之间的比例关系。压电系数可以分为压电应力系数和压电应变系数。
4.机械耦合系数（Electromechanical coupling coefficient）：机械耦合系数是指压电陶瓷材料在机械和电学特性之间的耦合程度。该参数描述了材料将电能转化为机械能或将机械能转化为电能的能力。 5.压电应用温度范围（Operating temperature range）：压电陶瓷材料在不同温度下的性能是不同的，因此需要确定材料的工作温度范围。过高或过低的温度可能会影响材料的性能。
6.力常数（Force constant）：力常数是指压电材料在单位面积上所承受的力与电压或电荷之间的比例关系。力常数可以用来描述材料的力学特性。
7.色散（Dispersion）：色散是指压电陶瓷材料的压电性能随着频率的变化而产生的变化。了解材料的色散特性可以优化材料的应用。
8.应力-应变曲线（Stress-strain curve）：应力-应变曲线描述了在施加外力或压力时，材料的应力和应变之间的关系。通过绘制应力-应变曲线，可以获得材料的力学性能。
9.电化学稳定性（Electrochemical stability）：压电陶瓷材料应具有良好的电化学稳定性，以确保其在一定电压或电流下不发生电化学反应。 10.阻抗（Impedance）：阻抗是指材料对电流的阻碍程度，相当于电压与电流之间的比值。通过测量材料的阻抗，可以了解材料的电学特性。
压电陶瓷的压电常数
压电陶瓷的压电常数
1. 引言
压电陶瓷是一种特殊的功能陶瓷材料，具有压电效应。压电效应是指在外加电场或机械应力下，压电陶瓷会产生电荷分离和极化现象，从而产生机械变形或电压输出。压电常数是评估压电陶瓷材料压电性能的重要指标之一。本文将详细介绍压电陶瓷的压电常数及其相关知识。
2. 压电效应的基本原理
压电效应是指在某些晶体结构中，当施加外力或电场时，晶体会发生形变或产生电荷分离。这种效应是由于晶体内部存在着不对称的电荷分布，导致晶体在外力或电场的作用下发生极化。压电效应可以分为直接压电效应和逆压电效应两种。
• 直接压电效应：当施加机械应力时，晶体会产生电势差。这是由于晶体内部的正负电荷分布不对称，机械应力会改变电荷分布，从而产生电势差。
• 逆压电效应：当施加电场时，晶体会发生形变。这是由于电场会改变晶体内部的电荷分布，导致晶体发生形变。
3. 压电常数的定义和计算方法
压电常数是评估压电材料压电性能的重要参数。它描述了压电材料在单位电场或应力下的电荷分离和极化程度。压电常数可以分为压电应力常数（d）和压电电容常数（k）两种。
• 压电应力常数（d）：压电应力常数描述了压电材料在单位电场下的应力变化。它的单位是库仑/牛顿（C/N）。
• 压电电容常数（k）：压电电容常数描述了压电材料在单位应力下的电容变化。它的单位是法拉/米（F/m）。
压电常数的计算方法可以通过实验测量得到，也可以通过理论计算得到。实验测量方法包括经典方法和自激振荡法。理论计算方法包括分子动力学模拟和第一性原理计算等。
4. 压电陶瓷的应用领域
压电陶瓷具有良好的压电性能，被广泛应用于各个领域。以下是几个主要的应用领域： 4.1 声波传感器
压电陶瓷可以将声波转换为电信号，用于声波传感器。声波传感器广泛应用于声学测量、无损检测等领域。
4.2 压电陶瓷驱动器
压电陶瓷可以通过施加电场或机械应力来产生形变，被用作驱动器。压电陶瓷驱动器被广泛应用于精密定位、精密控制等领域。
整理的压电陶瓷基本介绍
压电陶瓷报告
1. 基本概念
压电陶瓷由一颗颗小晶粒无规则“镶嵌”而成，如图1所示。
图1 BSPT压电陶瓷样品断面SEM照片
每个小晶粒内还具有铁电畴组织，如图所示。
图 PZT陶瓷中电畴结构的电子显微镜照片
1.1 晶胞结构
目前应用最广泛的压电陶瓷是钙钛矿（CaTiO3）型结构，如PbTiO3、BaTiO3、KxNa1-xNbO3、Pb(ZrxTi1-x)O3等。该类材料的化学通式为ABO3。式中A的电价数为1或2，B的电价为4或5价。其晶胞（晶格中的结构单元）结构如图所示。
压电陶瓷的晶胞结构随温度的变化是有所变化的。如下式及图6所示。
PbTiO3（PT）：四方相 立方相
BaTiO3（BT）：三角相 正交相 四方相 立方相
自发极化的产生
以BT材料由立方到四方相转变为例，分析自发极化的产生，如图7所示。
（a）立方相 （b）四方相
由图可知，立方相时，正负电荷中心重合，不出现电极化；四方相时，因490℃
120℃ 5℃ -90℃ Ti4+沿c轴上移，O2-沿c轴下移，正负电荷中心不重合，出现了平行于c轴的电极化。
这种电极化不是外加电场产生的，而是晶体内因产生的，所以成为自发极化，其相变温度TC称为居里温度。
1.2 压电效应
某些介质在力的作用下，产生形变，引起介质表面带电，这是正压电效应。反之，施加激励电场，介质将产生机械变形，称逆压电效应。其中，如果压力是一种高频震动，产生的就是高频电流。如果将高频电信号加在压电陶瓷上时，则产生高频声信号（机械震动）。
1.3 压电陶瓷
具有这种性能的陶瓷称为压电陶瓷，发生正压电效应时，表面电荷的密度与所受的机械应力成正比。当发生负压电效应时，形变的大小与电场强度成正比。
1.4 压电作用机理
压电效应首先是在水晶晶体上发现的，现在我们以水晶晶体为模型，说明产生压电效应的物理机理。
压电陶瓷测量基本知识
* *
压电陶瓷及其测量原理
近年来，压电陶瓷的研究发展迅速， 取得一系列重大成果，应用范围不断扩大，已深入 到国民经济和尖端技术的各个方面中， 成为不可或缺的现代化工业材料之一。 由于压电材料 的各向异性， 每一项性能参数在不同的方向所表现出的数值不同， 这就使得压电陶瓷材料的 性能参数比一般各向同性的介质材料多得多。 同时， 压电陶瓷的众多的性能参数也是它广泛 应用的重要基础。
（一） 压电陶瓷的主要性能及参数
（1）压电效应与压电陶瓷
在没有对称中心的晶体上施加压力、 张力或切向力时， 则发生与应力成比例的介质极化， 同时在晶体两端将出现正负电荷，这一现象称为正压电效应；反之，在晶体上施加电场时， 则将产生与电场强度成比例的变形或机械应力， 这一现象称为逆压电效应。 这两种正、 逆压 电效应统称为压电效应。 晶体是否出现压电效应由构成晶体的原子和离子的排列方式， 即晶 体的对称性所决定。 在声波测井仪器中， 发射探头利用的是正压电效应， 接收探头利用的是 逆压电效应。
（2）压电陶瓷的主要参数
1 、介质损耗
介质损耗是包括压电陶瓷在内的任何电介质的重要品质指标之一。在交变电场下，电介 质所积蓄的电荷有两种分量：一种是有功部分（同相） ，由电导过程所引起；另一种为无功 部分（异相），由介质弛豫过程所引起。 介质损耗是异相分量与同相分量的比值， 如图 1 所 示，IC为同相分量，IR为异相分量，IC与总电流I的夹角为 ，其正切值为 * *
tan
1 CR 其中3为交变电场的角频率, R为损耗电阻，C为介质电容。
s R1C 1 sL1
图1交流电路中电压-电流矢量图（有损耗时）
2、机械品质因数
机械品质因数是描述压电陶瓷在机械振动时， 材料内部能量消耗程度的一个参数， 它也是衡
量压电陶瓷材料性能的一个重要参数。 机械品质因数越大， 能量的损耗越小。产生能量损耗
的原因在于材料的内部摩擦。机械品质因数 Qm的定义为:
压电陶瓷测量基本知识 2
* *
压电陶瓷及其测量原理
近年来，压电陶瓷的研究发展迅速，取得一系列重大成果，应用范围不断扩大，已深入到国民经济和尖端技术的各个方面中，成为不可或缺的现代化工业材料之一。由于压电材料的各向异性，每一项性能参数在不同的方向所表现出的数值不同，这就使得压电陶瓷材料的性能参数比一般各向同性的介质材料多得多。同时，压电陶瓷的众多的性能参数也是它广泛应用的重要基础。
（一）压电陶瓷的主要性能及参数
（1）压电效应与压电陶瓷
在没有对称中心的晶体上施加压力、张力或切向力时，则发生与应力成比例的介质极化，同时在晶体两端将出现正负电荷，这一现象称为正压电效应；反之，在晶体上施加电场时，则将产生与电场强度成比例的变形或机械应力，这一现象称为逆压电效应。这两种正、逆压电效应统称为压电效应。晶体是否出现压电效应由构成晶体的原子和离子的排列方式，即晶体的对称性所决定。在声波测井仪器中，发射探头利用的是正压电效应，接收探头利用的是逆压电效应。
（2）压电陶瓷的主要参数
1、介质损耗
介质损耗是包括压电陶瓷在内的任何电介质的重要品质指标之一。在交变电场下，电介质所积蓄的电荷有两种分量：一种是有功部分（同相），由电导过程所引起；另一种为无功部分（异相），由介质弛豫过程所引起。介质损耗是异相分量与同相分量的比值，如图 1 所示，CI为同相分量，RI为异相分量，CI与总电流 I 的夹角为，其正切值为* *
CRIICR1tan 其中ω 为交变电场的角频率，R 为损耗电阻，C 为介质电容。
图 1 交流电路中电压-电流矢量图（有损耗时）
2、机械品质因数
机械品质因数是描述压电陶瓷在机械振动时，材料内部能量消耗程度的一个参数，它也是衡量压电陶瓷材料性能的一个重要参数。机械品质因数越大，能量的损耗越小。产生能量损耗的原因在于材料的内部摩擦。机械品质因数mQ的定义为：
压电陶瓷d33范围
压电陶瓷d33范围
压电陶瓷的d33值是一种评估其压电性能的重要参数，代表了材料在机械应力作用下产生的电荷效应。压电陶瓷的d33值通常在10至300皮库仑/牛，或者更大的范围内。具体的值取决于材料的组分和制备工艺等因素。不同压电陶瓷材料的d33值有所不同，其中一些常见的压电陶瓷材料及其常见的d33值范围如下：1. 铅锆钛酸钠（PZT）陶瓷：在10至500皮库仑/牛之间。2. 铅镁酸钡（Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3，PMN-PT）陶瓷：在200至800皮库仑/牛之间。3. 铝硅酸钠（sodium potassium niobate，KNN）陶瓷：在50至200皮库仑/牛之间。4. 铋钠钛酸钡（BNT）陶瓷：在30至100皮库仑/牛之间。值得注意的是，这些范围仅为参考值，实际应用中的d33值可能会有所差异。此外，在应用中，还要考虑到压电陶瓷的其他重要性能参数，如介电常数、热膨胀系数等。
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(/)tdmVU
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)PUgVP•
式中 P——施加在压电晶片两面的应力；
PU—— 晶片表面产生的电压梯度，即电压U与晶片厚度t之比，PU=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。 mEE储损
m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。
压电陶瓷性能参数解析
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压电瓷的性能参数解析
制造优良的压电瓷元器件，通常要对压电瓷性能提出明确的要求。因为压电瓷性能对元器件的质量有决定性的影响。因此，要讨论和认识压电瓷的元器件，就必须首先要了解压电瓷的性能参数与量度方法。
压电瓷除了具有一般介质材料所具有的介电性和弹性性能外，还具有压电性能。压电瓷经过极化处理之后，就具有了各向异性，每项性能参数在不同方向上所表现的数值不同，这就使得压电瓷的性能参数比一般各向同性的介质瓷多得多。压电瓷的众多的性能参数是它被广泛应用的重要根底。
〔1〕 介电常数
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。不同用途的压电瓷元器件对压电瓷的介电常数要求不同。例如，压电瓷扬声器等音频元件要求瓷的介电常数要大，而高频压电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 (1-1)
式中，各参数的单位为：电容量C为F，电极面积A为m2，电极间距t为m，介电常数ε为F/m。
有时使用相对介电常数εr〔或κ〕，它与绝对介电常数ε之间的关系为
εr=ε/εo (1-2)
式中，εo为真空〔或自由空间〕的介电常数，εo=8.85×10-12〔F/m〕，而εr则无单位，是一个数值。
压电瓷极化处理之前是各向同性的多晶体，这是沿1(*)、2(y)、3(z)方向的介电常数是一样的，即只有一个介电常数。经过极化处理以后，由于沿极化方向产生了剩余极化而成为各向异性的多晶体。此时，沿极化方向的介电性质就与其他两个方向的介电性质不同。设瓷的极化方向沿3方向，则有关系
压电陶瓷性能参数解析 2
压电陶瓷性能参数解析
压电陶瓷是一种应用广泛的功能陶瓷材料，具有优异的压电性能。压电陶瓷的性能参数对于材料的应用和设计具有重要的参考意义。本文将对压电陶瓷的几个重要性能参数进行解析，并分析其对材料性能的影响。
1.压电系数
压电系数是衡量压电陶瓷材料压电效应强弱的一个重要参数。它表示了材料在受到外界应力或电场刺激下的压电响应程度。压电系数通常分为压电应力系数d和压电电比系数g两种。其中，d系数表示了材料在受到外力压紧时输出的电荷量与应力之间的关系，而g系数表示了材料在受到外电场刺激时输出电荷的量与电场强度之间的关系。
2.介电常数
介电常数是指材料在外电场刺激下的电介质性能。它反映了材料对电磁波的介质响应能力。介电常数由静电介电常数ε和介电损耗tanδ两个参数组成。静电介电常数ε表示了材料在频率趋近于零时的介电性能，而介电损耗tanδ则表示了材料在外电场作用下存在的能量损耗。
3.压电谐振频率和机械品质因数
压电谐振频率是指压电元件在应用于谐振电路时的共振频率。它是由压电材料的物理性质和结构参数共同决定的。机械品质因数则是衡量压电元件在谐振电路中信号传输的能力和能量损耗的一个参数。较高的机械品质因数意味着能够更有效地将能量传输给压电材料。
4.矢量磁导率 矢量磁导率是压电陶瓷材料对磁场的响应能力。它由静磁导率和磁导率损耗θ两个参数组成。静磁导率描述了材料对磁场的响应能力，而磁导率损耗θ则表示了材料在外磁场作用下存在的能量损耗。
这些性能参数对于压电陶瓷材料的应用具有重要的影响。例如，较高的压电系数和介电常数意味着材料具有更强的压电效应和介电性能，适用于压电传感器和电控驱动器件等领域。而较高的压电谐振频率和机械品质因数则意味着材料能够更好地应用于高频谐振器和滤波器等器件。另外，矢量磁导率的大小对于磁声换能器和磁传感器的性能也有着重要的影响。
总之，了解和解析压电陶瓷的性能参数对于材料的选择和应用具有重要的意义。不同性能参数的大小和综合能力决定了压电陶瓷的功能和应用范围。因此，对这些参数的深入研究和分析将有助于推动压电陶瓷材料的发展和应用。