据我所知,目前,压电元件材料一般有三大类,即压电晶体、压电
半导体和压电
陶瓷材料。压电材料中研究得比较早的压电晶体是石英晶体,它的机电性能稳定,没有内耗,它在频率稳定器、扩音器、电话、钟表等领域里都有广泛应用。此外,酒石酸钾钠、磷酸二氢胺、钽酸锂、铌酸锂、碘酸锂等晶体也都是比较好的压电晶体材料。压电半导体材料主要有CdS、CdSe、ZnO、ZnS、ZnTe、CdTe等IIB~VIA族化合物及GaAs、GaSb、InAs、InSb、AIN等Ⅲ~ⅤA族化合物。目前,在微声技术上用得最多的是CdS、CdSe和ZnO。压电陶瓷材料主要有
钛酸钡(BaTiO3)、钛酸铅(PbTiO3)和锆钛酸铅。其中,钛酸钡是第一个被发现可以制成陶瓷的铁电体,钛酸钡单晶的介电常数各向异性显著,沿极化轴方向的介电常数比垂直于极化轴方向小得多,但极化陶瓷的各向异性比单晶小得多,陶瓷的介电常数与晶粒大小和密度有关。钛酸铅是一种典型的钙钛矿结构铁电体,其晶格结构与钛酸钡相似,钛酸铅晶体结构的各向异性大,矫顽电场又高,因此对致密的纯钛酸铅陶瓷很难获得优良的压电性能。钛酸铅陶瓷制备中的改性主要是通过添加物改善其工艺性能,以便获得电阻率较高又不开裂的致密陶瓷体。其中比较成功的途径是加入高价离子置换Pb2+或Ti4+,在晶格中生成A缺位。由于钛酸铅陶瓷介电常数低,机械品质因数高,适于高频和高温下应用。锆钛酸铅压电陶瓷是由锆酸铅和钛酸铅构成的固溶体压电陶瓷材料。锆酸铅(PhZrO3)也是一种具有钙钛矿结构的化合物,但在室温下却是斜方反铁电体。对锆钛酸铅固溶体压电陶瓷的改性主要途径是在化学组成上作适当地变化,即离子置换形成固溶体或添加少量杂质,以获得所要求的电学性能和压电性能。
物质按照导电能力的大小可以分为导体、半导体和绝缘体。导体是指电阻率很小且易于传导电流的物质。导体中存在大量可自由移动的带电粒子称为载流子。在外电场作用下,载流子作定向运动,形成明显的电流。不善于传导电流的物质称为绝缘体,绝缘体又称为电介质。它们的电阻率极高。半导体是指常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料。
半导体材料的种类很多,按其化学成分可以分为元素半导体和化合物半导体;按其是否含有杂质,可以分为本征半导体和杂质半导体;按其导电类型,可以分为N型半导体和P型半导体。此外,还有磁性半导体、压电半导体、铁电半导体、有机半导体、玻璃半导体、气敏半导体等。
目前广泛应用的半导体材料有锗、硅、硒、砷化镓、磷化镓、锑化铟等.其中以锗、硅材料的生产技术较成熟,用的也较多。
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