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高溫應用對壓電材料性能的要求
日期：2021-02-22瀏覽：2634次
根據實際應用情況，高溫應用對壓電材料性能的要求有高TC，高壓電常數，高電阻率及良好的機械強度等。
居里溫度
對于高溫應用，壓電材料必須具有高的TC，當溫度超過TC時，壓電材料的晶格結構將發生轉變，并失去自發極化，壓電活性也隨之消失，所以TC為壓電材料應用的理論上限溫度。同時，壓電材料在使用前必須通過極化工藝使其電疇盡可能的定向排列以獲得良好的壓電性能，但這種定向排列的電疇熱力學不穩定，所以有恢復到原始狀態的趨勢。
當溫度升高時，這一過程將越來越明顯，使材料的壓電性能在高溫下出現明顯老化。因此，壓電材料的實際使用溫度遠低于材料的TC。
壓電常數壓電常數d（d33、d15等）也是一個重要參數，它反映了壓電材料在應力作用下產生電荷大小的能力。壓電常數高即意味著器件的電荷靈敏度高，相同電荷靈敏度下可減小器件的體積，達到小型化的目的。然而在實際材料中，高TC。和高壓電常數不可兼得，如圖1所示。
電阻率高電阻率可減小極化過程中的漏電流，避免材料被高壓擊穿。同時，高電阻率能使壓電材料在應力下產生的電荷維持更長的時間以被探測到。電荷可被維持的時間與RC時間常數成正比。對于傳感器應用而言，其可以使用的小頻率極限fLL=1/(2πRC)（1）
當低于fLL時，電荷將在被傳感器探測到之前以漏電流的形式流走，通過提高材料的電阻率來達到提高RC時間常數的目的，從而降低fu，擴大傳感器使用的頻率范圍口。
機械強度機械強度也是高溫應用中的一個問題，當壓電傳感器工作于高溫狀態時，基本處于一定的應力場中。若作為器件核心的壓電材料抗拉伸和剪切能力很弱，當材料各向異性較強時，由于熱膨脹造成較大的剪切應力使陶瓷出現裂紋以致破壞。
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