压电铁电

王春雷

目录

  • 1 压电铁电物理 绪论
    • 1.1 绪论(上)
    • 1.2 绪论(下)
  • 2 晶体结构
    • 2.1 晶体结构(一)
    • 2.2 晶体结构(二)
    • 2.3 晶体结构(三)
    • 2.4 晶体结构(四)
    • 2.5 晶体结构(五)
    • 2.6 晶体结构(六)
    • 2.7 晶体结构(七)
    • 2.8 晶体结构(八)
    • 2.9 晶体结构(九)
    • 2.10 晶体结构(十)
    • 2.11 晶体结构(十一)
    • 2.12 晶体结构(十二)
    • 2.13 晶体结构(十三)
  • 3 介电性质
    • 3.1 介电性质(一)
    • 3.2 介电性质(二)
    • 3.3 介电性质(三)
    • 3.4 介电性质(四)
    • 3.5 介电性质(五)
    • 3.6 介电性质(六)
    • 3.7 介电性质(七)
    • 3.8 介电性质(八)
    • 3.9 介电性质(九)
    • 3.10 介电性质(十)
    • 3.11 介电性质(十一)
    • 3.12 介电性质(十二)
    • 3.13 介电性质(十三)
    • 3.14 介电性质(十四)
  • 4 晶体的弹性性质
    • 4.1 晶体的弹性性质(一)
    • 4.2 晶体的弹性性质(二)
    • 4.3 晶体的弹性性质(三)
    • 4.4 晶体的弹性性质(四)
    • 4.5 晶体的弹性性质(五)
    • 4.6 晶体的弹性性质(六)
    • 4.7 晶体的弹性性质(七)
  • 5 压电效应与压电方程组
    • 5.1 压电效应与压电方程组(一)
    • 5.2 压电效应与压电方程组(二)
    • 5.3 压电效应与压电方程组(三)
    • 5.4 压电效应与压电方程组(四)
    • 5.5 压电效应与压电方程组(五)
    • 5.6 压电效应与压电方程组(六)
    • 5.7 压电效应与压电方程组(七)
    • 5.8 压电效应与压电方程组(八)
    • 5.9 压电效应与压电方程组(九)
    • 5.10 压电效应与压电方程组(十)
    • 5.11 压电效应与压电方程组(十一)
    • 5.12 压电效应与压电方程组(十二)
    • 5.13 压电效应与压电方程组(十三)
    • 5.14 压电效应与压电方程组(十四)
    • 5.15 压电效应与压电方程组(十五)
    • 5.16 压电效应与压电方程组(十六)
    • 5.17 压电效应与压电方程组(十七)
    • 5.18 压电效应与压电方程组(十八)
    • 5.19 压电效应与压电方程组(十九)
    • 5.20 压电效应与压电方程组(二十)
    • 5.21 压电效应与压电方程组(二十一)
  • 6 压电振子的振动模式
    • 6.1 压电振子的振动模式(一)
    • 6.2 压电振子的振动模式(二)
    • 6.3 压电振子的振动模式(三)
    • 6.4 压电振子的振动模式(四)
    • 6.5 压电振子的振动模式(五)
    • 6.6 压电振子的振动模式(六)
    • 6.7 压电振子的振动模式(七)
    • 6.8 压电振子的振动模式(八)
    • 6.9 压电振子的振动模式(九)
    • 6.10 压电振子的振动模式(十)
    • 6.11 压电振子的振动模式(十一)
    • 6.12 压电振子的振动模式(十二)
    • 6.13 压电振子的振动模式(十三)
    • 6.14 压电振子的振动模式(十四)
    • 6.15 压电振子的振动模式(十五)
    • 6.16 压电振子的振动模式(十六)
    • 6.17 压电振子的振动模式(十七)
    • 6.18 压电振子的振动模式(十八)
    • 6.19 压电振子的振动模式(十九)
    • 6.20 压电振子的振动模式(二十)
压电效应与压电方程组(二十一)


 


设有压电常数d15≠0的x切割的晶片,电极面与x轴垂直,若此晶片只受到切应力X5以及电场强度E1的作用。在此情况下选X5、E1为自变量,第一类压电方程组为:

 

  

厚度切变压电振子示意图:

                 

晶片内能为:

        

代入到式,即得厚度切变晶片的机电耦合系数为:

                 

对于四方晶系、三方晶系和六方晶系中的晶体,具有d15≠0的压电晶体以及压电陶瓷(z轴为极化轴)都存在sE55=sE44,故可改写为:

               

对于四方晶系、三方晶系和六方晶系中的大多数晶体以及压电陶瓷,除了sE55=sE44外,还存在d14=d15关系。于是可得到切变机电耦合系数k14为:

              

可见切变机电耦合系数k15和k14与d15成正比,与sE55.X11平方跟成反比。

k15和k14的数值举例,钛酸钡晶体:

d15=392×10-12 库仑/牛顿

sE55 =18.4×10-12 米2/牛顿

eX11 =2920×8.85´10-12 法拉/米

故得k15= k14=0.568

 

厚度伸缩振动通常是薄圆片或者薄方片,如图所示。电极面与z轴垂直,若此晶片只受到应力X3以及电场强度E3的作用。在此情况下选x3、D3为自变量的第四类压电方程组为:


 

内能表达式:

厚度伸缩机电耦合因子kt的表达式:

                   

 

◎一般情况下的四类压电方程组,矩阵形式和分量形式,参量之间的关系;

◎机电耦合因子:定义,如何求得;薄长条片的机电耦合系数,细长杆的机电耦合系数,平面机电耦合系数,厚度切变机电耦合系数。