铁电陶瓷

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铁电陶瓷就是能产生铁电现象的陶瓷。主晶相多为钨钛矿型,还有钨青铜型,含铋层状化合物及烧绿石型等。用于制造电容器电光器件、红外探测器件、压电器件、介质放大器和移相器等

铁电陶瓷的特性

  (1)在一定温度范围内存在自发极化,当高于某一居里温度时,自发极化消失,铁电相变为顺电相;

  (2)存在电畴;

  (3)发生极化状态改变时,其介电常数-温度特性发生显着变化,出现峰值,并服从Curie-Weiss定律;

  (4)极化强度随外加电场强度而变化,形成电滞回线;

  (5)介电常数随外加电场呈非线性变化;

  (6)在电场作用下产生电致伸缩或电致应变。

铁电陶瓷的作用

  常见的铁电陶瓷多属钙钛矿型结构,如钛酸钡(BaTiO3)陶瓷及其固溶体,也有钨青铜型、含铋层状化合物和烧绿石型等结构。利用铁电陶瓷的高介电常数可制作大容量的陶瓷电容器;利用其压电性可制作各种压电器件;利用其热释电性可制作红外探测器;通过适当工艺制成的透明铁电陶瓷具有电控光特性,利用它可制作存贮,显示或开关用的电控光特性。通过物理或化学方法制备的PZT、PLZT等铁电薄膜,在电光器件、非挥发性铁电存储器件等有重要用途。

铁电陶瓷的效应

  (1) 铁电陶瓷居里峰的展宽效应

  什么是展宽效应:指铁电陶瓷的ε与温度关系中的峰值扩张得尽可能的宽旷,平坦,即不仅使居里峰压低,而且要使峰的肩部上举,从而使材料既具有较小的温度系数αε,又具有较大的ε 值。

  展宽效应的获得:前面介绍过相变扩散可使居里区展宽,但这不是唯一的展宽效应,虽然成分起伏和结构起伏引起的相变扩散作用较明显,但要使居里峰能大幅展宽,又能具有较大的ε数值,还必须考虑其他效应。

  固溶缓冲型展宽效应:引入展宽剂

  粒界缓冲型展宽效应:铁电陶瓷多晶结构的微粒化,也能起到明显的展宽效应。

  (2) 铁电陶瓷居里峰移动效应

  铁电体居里点及其他转变点,随着组成成分的变化,作有规律地移动现象。

  (3) 铁电陶瓷重叠效应

  当两个转变点相互靠近时,不仅两峰值的高度本身有所提高,且两峰之间的区段也提高,类似于两分立峰的叠加,因而又叫重叠效应。

铁电陶瓷的疲劳与老化现象

  1、铁电老化:初生产出来的铁电陶瓷,其某些介质参数会随储存时间逐渐变化,尤其是铁电特性变弱,这种现象就称为铁电老化(ferroelectric aging)。

  2、铁电疲劳:初生产出来的铁电材料,在长时间的交变电场作用下,其铁电性随着电场交变次数的增加而削弱称为铁电疲劳(ferroelectric fatigue)。

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