无机材料物理性能—第七章课件.ppt

4、铁电性 4.6 铁电畴的运动 铁电陶瓷中的电畴在极化工序处理前后变化的示意图 4、铁电性 4.7 温度对铁电畴运动的影响 升高温度，电畴容易移动，极化电压低，矫顽场强小 铁电体的电滞回线 4、铁电性 4.8 时间电压对铁电畴运动的影响 时间长，电压高，极化强度和剩余极化强度大 电滞回线 4、铁电性 4.8 结构对铁电畴运动的影响 单晶容易形成单畴，而多晶则不容易 4、铁电性 4.9 铁电体的介电常数 移峰效应 压峰效应 介电常数随温度呈非线性变化 4、铁电性 4.10 钛酸钡陶瓷的晶界效应 绝缘层 BaTiO3中掺入镧形成半导体 晶粒半导 5、压电性 1880年，Curie发现对石英晶体施加机械应力，其两端出现数量相等的正负束缚电荷。 5.1 压电现象 5、压电性 5.2 压电效应 正压电效应 正压电效应示意图 虚线代表形变后的情况。 5、压电性 5.2 压电效应 当在具有压电效应的介质上施加电场引起极化时，将产生与电场强度成比例的变形或机械应力， 虚线代表形变后的情况。 逆压电效应示意图 逆压电效应 5、压电性 5.3 压电效应机理 压电效应机理示意图 5、压电性 5.3 压电效应机理 + + - + + - - + - - 具有对称中心晶体无压电效应 面心立方结构 5、压电性 5.4 晶体结构对压电性的影响 有对称中心的无压电性 21种无对称中心中有20种具有压电效应 21种无对称中心中有10种能够自发极化，为极性晶体 5、压电性 5.4 晶体结构对压电性的影响 热释电效应 晶体因温度变化而引起表面电荷变化，这种现象称为热释电效应。 21种无对称中心中10种含唯一极性轴的介电体都有热释电效应 5、压电性 5.4 晶体结构对压电性的影响 铁电体 热释电体 压电体 介电体 6、压电性 5.5 铁电压电陶瓷 压电晶体 烧结 压电陶瓷 6、压电性 5.5 铁电压电陶瓷 铁电陶瓷 人工极化 具有铁电性、多晶 极化取向、具有压电性 压电陶瓷 2、介质损耗 2.3 介电弛豫 不加交变电场 光频时 德拜公式 2、介质损耗 2.3 介电弛豫 0.1 1 10 ?? 介电常数随频率增大而减小 时 最大 损耗和 随频率增大而有极大值 2、介质损耗 2.4 介电损耗表示法 直流下，介电损耗仅由电导引起： 单位体积的介电损耗（介电损耗率）： 电导损耗与电导率有关 2、介质损耗 2.4 介电损耗表示法 交变电场下，介电损耗不仅有电导损耗，还有极化损耗： 为交流电压下的等效电导率 2、介质损耗 2.4 介电损耗表示法 代入德拜公式 高频下， 低频下， 等效电导率: 2、介质损耗 2.5 介电损耗的影响因素 频率的影响 2、介质损耗 2.5 介电损耗的影响因素 频率的影响 电导损耗比例变大，曲线更为平坦。 2、介质损耗 2.5 介电损耗的影响因素 温度的影响 温度T升高，离子易发生移动，松弛时间 变短。 温度很低 温度较高 温度很高 2、介质损耗 2.6 无机材料的介电损耗 电导损耗 松弛极化损耗 电离损耗 气体电离而吸收能量 结构损耗 跟介质结构的紧密程度有关的损耗 玻璃 晶体中杂质 2、介质损耗 2.6 无机材料的介电损耗 离子晶体的损耗 结构紧密型：主要由电导引起 结构不紧密型：两种损耗都有 如莫来石，不适合高频 如刚玉，适合高频 2、介质损耗 2.6 无机材料的介电损耗 玻璃的损耗 电导损耗 松弛极化损耗 结构损耗 双碱效应 简单纯玻璃 碱性玻璃 2、介质损耗 低损耗 主晶相结构紧密 避免缺位或填隙固溶体 减少玻璃相含量 减少气孔率 防止多晶转换 变价离子要注意气氛 陶瓷的损耗 3、介质强度 3.1 介质在电场中的击穿 介质的击穿：外加电场强度超过某一临界值时，介质由介电状态变为导电状态的现象。 介电强度：相应的临界电场强度。 被击穿 介电状态 导电状态 3、介质强度 3.1 介质在电场中的击穿 热击穿 电击穿 局部放电击穿：因气孔、表面、边缘等引起 3、介质强度 3.1 介质在电场中的击穿 热击穿 处于电场中的介质，由于介质损耗而受热； 当外加电压足够高时，散热和发热从平衡状态转入非平衡状态，介质的温度将越来越高，直至出现永久性破坏。 3、介质强度 3.1 介质在电场中的击穿 电击穿 在强电场作用下，固体导带中存在一些电子，这些电子被加速，高速电子与晶格振动相互作用，把能量传递给晶格；上述两个过程在一定温度和场强下平衡时，固体介质有稳定的电导；当电子从电场中获得能量大于传递给晶格振动能量时，电子动能越来越大；导致电离产生新电子，使电子数目迅速增加，电导进入不稳定状态，发生击穿。 4、铁电性 4.1 自发极化 如果没电场呢? 电偶极矩不为零的分子为极