压电结构与器件分析

串联输出型压电元件可以等效为一个电压源，但由于压电效应引起的电容很小，电压源的等效内阻很大。当连接电压输出型测量电路时，不仅要求前置放大器有足够的压电元件将电压转换成力，晶体谐振器也是压电元件的一种，但它通常被单独处理，并通过使用比应时更便宜的材料作为压电元件。

压电材料是一种晶体材料，当受到压力时，其两端之间会产生电压。材料原理，材料分类，无机压电材料，有机压电材料，材料应用，换能器，驱动器，传感器，机器人，发展现状，细晶粒压电陶瓷，PBT/IO3系列。1880年，法国物理学家居里(P. Curie)和居里(J. Curie)发现，在应时晶体上放置重物时，晶体的某些表面会产生电荷，电荷的多少与压力成正比。

随即，居里兄弟发现了逆压电效应，即压电在外电场的作用下会发生形变。压电效应的机理是具有压电性质的晶体对称性低。当晶体受外力变形时，胞内正负离子的相对位移使正负电荷中心不再重合，导致晶体宏观极化，晶体表面电荷密度等于极化强度在表面法线上的投影，所以压电。反之，当压电材料在电场中极化时，会因电荷中心的位移而变形。

据我所知，目前压电组件材料一般分为三类，即压电晶体、压电半导体和压电陶瓷材料。压电材料中较早研究的晶体是应时晶体，机电性能稳定，无内耗。广泛应用于稳频器、放大器、电话、时钟等领域。另外酒石酸钾钠、磷酸二氢胺、钽酸锂、铌酸锂、碘酸锂等晶体也是比较好的压电晶体材料。压电半导体材料主要包括CdS、CdSe、ZnO、ZnS、ZnTe、CdTe等IIB~VIA化合物和GaAs、GaSb、InAs、InSb、AIN等III ~ V A族化合物。

压电陶瓷材料主要有钛酸钡、钛酸铅和锆钛酸铅。其中，钛酸钡是第一种可以制成陶瓷的铁电体。钛酸钡单晶的介电常数显著各向异性，沿极化轴的介电常数远小于垂直于极化轴的介电常数，但极化陶瓷的各向异性远小于单晶，陶瓷的介电常数与晶粒尺寸和密度有关。