压电陶瓷传感器的特性及工作原理解析图，压电陶瓷传感器的特性及工作原理解析

很多朋友对压电陶瓷传感器的特性及工作原理解析图，压电陶瓷传感器的特性及工作原理解析不是很了解，六月小编刚好整理了这方面的知识，今天就来带大家一探究竟。

陶瓷的压电性能

有些电介质(如应时、电气石、酒石酸钾钠等晶体)在特定方向的作用下会产生电荷位移，从而在其两端面之间出现电位差；相反，如果在其两个端面之间施加电压，电介质将弹性变形。前者称为“正压电效应”，后者称为“逆压电效应”或“电致伸缩”，统称为压电现象。用作传感器的压电材料要求压电效应强，温度稳定性和老化性能好。

压电材料有两种：单晶和多晶。前者以应时晶体为代表，其特点是温度稳定性和老化性能好，Q值极高；后者以锆钛酸铅压电陶瓷为代表，其特点是制造容易，性能可调，便于批量生产。压电材料已广泛应用于力敏、声敏、热敏、光敏、湿敏和气敏传感器。下表列出了由压电材料制成的各种传感器。

压电传感器(压电陶瓷传感器)陶瓷的热释电特性

自发极化的晶体通常会在其表面捕获大气中的电荷，并保持电平衡状态。当温度变化时，处于电平衡状态的晶体中的自发极化发射随温度变化而相应变化。因为晶体表面电荷的变化跟不上晶体内部自发极化的变化，所以可以在晶体表面观察到电荷。图(a)为晶体表面的初始电平衡态，图(b)为晶体内部自发极化的变化，图(c)为晶体达到新的平衡态。

在图(b)的状态下，可以观察到表面电荷。这种由于温度变化时晶体内部自发极化的变化而在晶体表面释放出感应电荷的现象称为热释电效应。如果在热电体两侧安装电极，两个电极间接加载，由于温度变化释放的表面电荷会形成通过负载的热流。

温度变化时热释电体表面电荷的变化可以利用热释电效应形成性能良好的红外传感器。对热释电材料的要求是：应能充分吸收人发出的红外线。(2)为了使吸收的单位热能对应较大的温升，热释电材料的体积热容量应较小，便于加工成微型或薄膜元件。

表面电荷对应温度变化的变化要大，即热释电系数=dPr/dT大。室温下Pr(剩余极化)大，居里温度适当高时变大。当Tc低，大时，低Tc限制了工作温度，温度变化率大。表面电荷变化对应的电容要小，这样才能产生大的电压。噪声源之一的tan要小。

至于红外吸收，诸如TGS的有机晶体具有从23微米到长波长的大吸收系数，但是它们在远红外区域中对于诸如钛酸铅(PbTi03)和铌酸锶钡(SrxBa1-xNb2O6)的高达10微米的无机氧化物大多是透明的。如果在元件的两侧蒸发几百埃(a)厚的金属芯片电极，则可以产生由薄膜引起的红外吸收。为了获得足够的灵敏度，必须在表面贴上红外吸收膜。

下表列出了一些热电材料的特性。其中LiTa03、LiNb03和SBN(Sr0.5Ba0.5Nb2O5)为单晶，PZT(PbZr1-yTiyO3，y0.1)和PBT io 3为陶瓷，TGS和PVF2(聚偏氟乙烯)为有机材料。热释电材料制成的敏感元件可以利用物体辐射的红外线作为热源，从而进行非接触式检测。

这种红外热传感器的特点是非接触、高灵敏度和宽范围(-801500)温度检测；对波长依赖性小，可以检测任何红外线；能够在常温下工作；快速反应。

一些热电材料的特性

热释电材料种类繁多，但实用的材料只有PbTi03和PZT陶瓷，以及LiTa03单晶。PbTi03铁电体具有高居里点、自发极化和大介电常数的特性，有望成为一种高温高频压电材料。纯PbTi03很难烧结，因此需要添加Bi2/3Ti03、PbZn1/3Nb2/303或La203和Mn02的组合，以获得用于红外传感器的实用材料。此外，由于单晶生产技术的进步，提供了廉价且优良的LiTa03单晶材料。

红外线敏感元件的应用：在民用品中有调理敏感元件、排气气体热敏元件、来客报知器、防盗报警器和火灾报聱器；在工业领域有非接触测量旋转和高温体的温度，以及非破坏性检査。此外，这种敏感元件还可用于卫星上作监测环境污染和资源调査用，也可用于检测导弹和皮肤温度。来源：muRata

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