(5)电阻压电材料的绝缘电阻将减少电荷泄漏,从而改 善压电传感器的低频特性。 (6)居里点压电材料开始丧失压电特性的温度称为居 里点。 石英晶体 石英晶体化学式为SO2,是单晶体结构。图6-2(a)表 示了天然结构的石英晶体外形。它是一个正六面体。石英 晶体各个方向的特性是不同的。其中纵向轴z称为光轴,经 过六面体棱线并垂直于光轴的x轴称为电轴,与x和z轴同 时垂直的轴y称为机械轴。通常把沿电轴ⅹ方向的力作用下 产生电荷的压电效应称为“纵向压电效应”,而把沿机械轴 y方向的作用下产生电荷的压电效应称为“横向压电效应”。 而沿光轴z方向受力时不产生压电效应
（5） 电阻压电材料的绝缘电阻将减少电荷泄漏, 从而改 善压电传感器的低频特性。 （6） 居里点压电材料开始丧失压电特性的温度称为居 里点。 一、 石英晶体化学式为SiO2, 是单晶体结构。图6- 2（a）表 示了天然结构的石英晶体外形。它是一个正六面体。 石英 晶体各个方向的特性是不同的。其中纵向轴 z 称为光轴, 经 过六面体棱线并垂直于光轴的 x 轴称为电轴, 与 x 和 z 轴同 时垂直的轴 y 称为机械轴。通常把沿电轴x 方向的力作用下 产生电荷的压电效应称为“纵向压电效应” , 而把沿机械轴 y 方向的作用下产生电荷的压电效应称为“横向压电效应” 。 而沿光轴z 方向受力时不产生压电效应
表6-1常用压电材料性能 压电材料 石英钛酸钡 锆钛酸铅锆钛酸铅锆钛酸铅 性能 PZT-4 PZT-5 PZT-8 d15=260 d15≈410d15≈670d15≈330 d1=2.31 压电系数/(pC/N) d31=-78a31=-100d1=-185d31=-90 d14=0.73 d3=19043=230d3=600|d3=200 相对介电常数/e 1200 1050 1000 居里点温度/℃ 573 115 310 260 300 密度/(103kg/m3) 2.65 5.5 7.45 7.5 7.45 弹性模量/(103N/m2) 80 110 83.3 117 123 机械品质因数 105~10° ≥500 800 最大安全应力/(105N/m2)95~100 81 76 76 体积电阻率/2·m 102102(25c)>10102(25℃) 最高允许温度/C 550 80 250 250 最高允许湿度/% 100 100 100 100
图6-2石英晶体
若从晶体上沿y方向切下一块如图6-2(c)所示晶片, 当在电轴方向施加作用力时,在与电轴x垂直的平面上将产 生电荷,其大小为 (6-1) 式中:dl—x方向受力的压电系数 fx—作用力。 若在同一切片上,沿机械轴y方向施加作用力f则仍在与 x轴垂直的平面上产生电荷q,其大小为 12 (6-2) 式中:d2y轴方向受力的压电系数,d12=-d1 a、b晶体切片长度和厚度
若从晶体上沿 y 方向切下一块如图 6 - 2（c）所示晶片, 当在电轴方向施加作用力时, 在与电轴 x 垂直的平面上将产 生电荷, 其大小为 qx = d11 fx (6 - 1) 式中: d11 ——x方向受力的压电系数; fx——作用力。 若在同一切片上, 沿机械轴y方向施加作用力fy , 则仍在与 x轴垂直的平面上产生电荷qy , 其大小为 qy=d12 fy （6 - 2） 式中: d12——y轴方向受力的压电系数, d12 =-d11; a、 b——晶体切片长度和厚度
电荷qx和qy的符号由所受力的性质决定。 石英晶体的上述特性与其内部分子结构有关。图6-3 是一个单元组体中构成石英晶体的硅离子和氧离子,在垂直 于z轴的xy平面上的投影,等效为一个正六边形排列。图中 “”代表Si4+离子,N"代表氧离子O 当石英晶体未受外力作用时,正、负离子正好分布在正 六边形的顶角上,形成三个互成120°夹角的电偶极矩P1、 P2、P3。如图6-3(a)所示
电荷qx和qy 的符号由所受力的性质决定。 石英晶体的上述特性与其内部分子结构有关。图6 - 3 是一个单元组体中构成石英晶体的硅离子和氧离子, 在垂直 于z轴的xy平面上的投影, 等效为一个正六边形排列。图中 “ ”代表Si4+离子, “ ”代表氧离子O2-。 当石英晶体未受外力作用时, 正、负离子正好分布在正 六边形的顶角上, 形成三个互成120°夹角的电偶极矩P1、 P2、P3。 如图 6 - 3（a）所示