壓電阻抗(kang)分析(xi)儀(yi)簡(jian)述壓電材料及其應用

　　壓(ya)電(dian)阻(zu)抗分析(xi)儀(yi)簡(jian)述壓電材料及其應用
　　1880年(nian)居(ju)裏(li)兄(xiong)弟發(fa)現(xian)，在石英晶體的(de)特(te)定(ding)方(fang)向(xiang)上(shang)施(shi)加壓(ya)力(li)或(huo)拉力(li)會使晶體表(biao)面出(chu)現電荷，並且電(dian)荷的(de)密度(du)與施(shi)加外(wai)力(li)的(de)大(da)小成(cheng)比(bi)例，這就(jiu)是(shi)壓(ya)電材料的(de)正(zheng)壓電(dian)效(xiao)應。隨後，居(ju)裏(li)兄(xiong)弟又(you)通(tong)過(guo)實(shi)驗驗證了逆(ni)壓(ya)電效(xiao)應，並且得到了石(shi)英晶體的(de)正(zheng)逆壓(ya)電系(xi)數(shu)。1894年(nian)沃伊(yi)特(te)指出，結(jie)構(gou)上(shang)具有(you)不對(dui)稱(cheng)中(zhong)心(xin)的(de)晶體介(jie)質(zhi)都可(ke)能是(shi)壓(ya)電材料。在(zai)現(xian)代社會中(zhong)，壓電材(cai)料作(zuo)為(wei)機(ji)電(dian)轉(zhuan)換(huan)的(de)功(gong)能材(cai)料(liao)，在(zai)高新領域(yu)扮(ban)演著(zhe)重(zhong)要的(de)角(jiao)色(se)。　　目(mu)前(qian)，利用壓(ya)電材料(liao)制作(zuo)的(de)壓(ya)電(dian)傳(chuan)感(gan)器(qi)廣(guang)泛(fan)的(de)應用於壓電濾(lv)波器(qi)、微(wei)位移(yi)器(qi)、驅動器(qi)和(he)傳(chuan)感(gan)器(qi)等電子(zi)器(qi)件(jian)中(zhong)，在衛星(xing)廣播(bo)、電子(zi)設(she)備(bei)、生(sheng)物以(yi)及航空(kong)航天(tian)等高新技(ji)術領域(yu)都有(you)著重(zhong)要的(de)地(di)位。隨著電(dian)子工業的(de)快(kuai)速發(fa)展(zhan)，壓電材料(liao)逐(zhu)步(bu)出現(xian)復合(he)化(hua)、功(gong)能特(te)殊(shu)化(hua)、性(xing)能(neng)極(ji)限化和(he)結(jie)構(gou)微(wei)型化(hua)等趨勢，性(xing)能(neng)優良(liang)的(de)壓(ya)電(dian)材(cai)料(liao)將成(cheng)為本(ben)世(shi)紀(ji)重(zhong)要的(de)新(xin)材(cai)料(liao)之(zhi)壹。
　　壓電效(xiao)應原(yuan)理(li)
　　壓(ya)電材(cai)料即(ji)具有(you)壓電(dian)效(xiao)應的(de)壹類功(gong)能材(cai)料(liao)。壓(ya)電效(xiao)應是(shi)指材料在壓力(li)作(zuo)用(yong)下(xia)產(chan)生(sheng)電信號(hao)的(de)效(xiao)應；或(huo)者在(zai)電場作(zuo)用(yong)下(xia)，材(cai)料(liao)發(fa)生(sheng)機(ji)械形(xing)變(bian)的(de)現(xian)象(xiang)。材(cai)料(liao)的(de)壓(ya)電(dian)性(xing)由(you)壓(ya)電(dian)常數(shu)決(jue)定(ding)，與(yu)晶體的(de)對(dui)稱(cheng)性(xing)密切相(xiang)關。石(shi)英晶體是(shi)早(zao)發(fa)現(xian)的(de)壓(ya)電(dian)晶體，也(ye)是(shi)目(mu)前(qian)好(hao)的(de)和(he)重(zhong)要的(de)壓(ya)電(dian)晶體之(zhi)壹。
　　壓電效(xiao)應是(shi)由(you)於(yu)晶體在(zai)機(ji)械力(li)的(de)作(zuo)用(yong)下(xia)發(fa)生(sheng)形(xing)變(bian)而(er)引起(qi)帶電(dian)粒子的(de)相(xiang)對(dui)位移(yi)，從(cong)而(er)使得(de)晶體的(de)總(zong)電矩發(fa)生(sheng)改變(bian)而(er)造成(cheng)的(de)。晶體是(shi)否(fou)具(ju)有(you)壓電(dian)性(xing)與(yu)晶體結(jie)構(gou)的(de)對(dui)稱(cheng)性(xing)有(you)關，只有(you)具有(you)不對(dui)稱(cheng)中(zhong)心(xin)的(de)晶體才(cai)有(you)可(ke)能具(ju)有(you)壓電(dian)特性(xing)。因為(wei)壓(ya)電晶體首(shou)先必須是(shi)不(bu)導電(dian)的(de)，同(tong)時(shi)結(jie)構(gou)上(shang)還必須要有(you)分別(bie)帶正(zheng)電荷和負電荷的(de)質(zhi)點(dian)—離子(zi)或(huo)離子(zi)團的(de)存在。因此(ci)，壓電晶體還(hai)必須是(shi)粒子性(xing)晶體或(huo)有(you)離子(zi)團組(zu)成(cheng)的(de)分(fen)子(zi)晶體[1]。
　　三(san)、壓電(dian)材(cai)料主要(yao)特(te)性(xing)：
　　壹般來說，壓電材料(liao)應具備(bei)以(yi)下(xia)幾個主要(yao)特(te)性(xing)：
　　（1）轉(zhuan)換特性(xing)：要(yao)求具有(you)較(jiao)高的(de)壓(ya)電(dian)常數(shu)d33；
　　（2）機(ji)械性(xing)能(neng)：機(ji)械強度(du)高、剛度(du)大(da)；
　　（3）電性(xing)能(neng)：高電阻率(lv)和(he)高介電常數(shu)，防(fang)止加載(zai)驅動電(dian)場時(shi)被擊穿(chuan)；
　　（4）環境(jing)適(shi)應性(xing)：溫(wen)度(du)和濕(shi)度(du)穩(wen)定(ding)性(xing)好(hao)，要求(qiu)具(ju)有(you)較(jiao)高的(de)居(ju)裏(li)點(dian)，工作(zuo)溫(wen)度(du)範(fan)圍(wei)寬(kuan)；
　　（5）時(shi)間穩(wen)定(ding)性(xing)：要(yao)求壓電性(xing)能(neng)不隨時(shi)間變(bian)化(hua)，增強壓電材(cai)料(liao)工作(zuo)穩(wen)定(ding)性(xing)和(he)壽命。
　　描述晶體材(cai)料的(de)彈(dan)性(xing)、壓(ya)電、介電性(xing)質(zhi)的(de)重(zhong)要參(can)數(shu)，如介電常數(shu)、彈(dan)性(xing)系(xi)數(shu)和(he)壓電常數(shu)等，決定(ding)了壓(ya)電(dian)材料(liao)的(de)基(ji)本(ben)性(xing)能(neng)。描述交變(bian)電(dian)場中(zhong)壓電材(cai)料介電(dian)行(xing)為(wei)的(de)介(jie)質(zhi)損耗角(jiao)正(zheng)切（tan δ），描述彈(dan)性(xing)諧(xie)振時(shi)的(de)力(li)學性(xing)能(neng)的(de)機(ji)械品(pin)質(zhi)因數(shu)Qm及描述諧振時(shi)的(de)機(ji)械能與(yu)電(dian)能相互(hu)轉換(huan)的(de)機(ji)電(dian)耦(ou)合(he)系(xi)數(shu)k等，決定(ding)了壓(ya)電(dian)材料(liao)的(de)具(ju)體(ti)應用方向(xiang)。在(zai)壓(ya)電材料(liao)的(de)研(yan)究(jiu)及實(shi)際(ji)應用中(zhong)，以(yi)上(shang)參數(shu)都極(ji)為重(zhong)要。