電子陶瓷
第四章介電陶瓷
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第四章介電陶瓷
一高介電容器瓷
二強(qiáng)介鐵電陶瓷
三獨(dú)石電容器瓷
2
二強(qiáng)介鐵電陶瓷
1 鐵電陶瓷發(fā)展歷程
2 鐵電陶瓷特征
3 強(qiáng)介鐵電陶瓷改性
3
二強(qiáng)介鐵電陶瓷
1 鐵電陶瓷發(fā)展歷程:
鐵電體與鐵磁體在許多性質(zhì)上具有相似性(如鐵磁體
具有磁滯回線;鐵電體具有電滯回線),“鐵電體”之名
即由此而來(lái),其實(shí)它的性質(zhì)與“鐵”毫無(wú)關(guān)系。
在歐洲(如法國(guó)、德國(guó))常稱(chēng)“鐵電體”為“薛格涅特電
性”( t-electricity)或“羅息爾電性”( Rochell-
electricity)。因?yàn)闅v史上鐵電現(xiàn)象是首先于1920年在羅
息鹽(酒石酸鉀鈉,NaKC4H4O6?4H2O)中發(fā)現(xiàn)的,而
羅息鹽是在1665年被法國(guó)藥劑師薛格涅特在羅息這個(gè)地
方第一次制備出來(lái)。
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二強(qiáng)介鐵電陶瓷
1 鐵電陶瓷發(fā)展歷程:
1940s Birth of ferroelectric ceramics (BaTiO3)
1950s PZT piezoelectric ceramics developed
PTC effect in BaTiO3 ceramics
1960s Transparent electro-optic PLZT ceramics
1970s The engineered posites
1980s PMN relaxor ceramics
Ferroelectric films prepared by sol-gel techniques
1990s Strain-amplified actuators (Moonie devices,
RAINBOW actuators)
The integrated ferroelectric films on silicon
Relaxor single-crystal materials
Giant electrostrictive relaxor ferroelectric copolymers
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二強(qiáng)介鐵電陶瓷
2 鐵電陶瓷特征:
? 鐵電陶瓷概念
是指具有自發(fā)極化,且自發(fā)極化方向?yàn)橥怆妶?chǎng)所轉(zhuǎn)向的一類(lèi)陶瓷。
介電常數(shù)一般高達(dá)103~104,故又稱(chēng)為強(qiáng)介鐵電陶瓷,適于制作小體
積、大容量的低頻電容器。
? 鐵電陶瓷應(yīng)用
?高介電常數(shù)?大容量電容器
?極化反轉(zhuǎn)?鐵電薄膜存儲(chǔ)器
?電光效應(yīng)?電光器件
?壓電效應(yīng)?壓電器件(第五章壓電陶瓷講述)
? PTC 效應(yīng)? PTC熱敏電阻
?熱釋電效應(yīng)?熱釋電傳感器/探測(cè)器
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二強(qiáng)介鐵電陶瓷
2 鐵電陶瓷特征:
? 自發(fā)極化
在某一溫度范圍內(nèi),當(dāng)不存在外加電場(chǎng)時(shí),原胞中的正負(fù)電荷中
心不互相重合,每一個(gè)原胞具有一定的固有偶極矩,這種晶體的極
化形式就是自發(fā)極化。
自發(fā)極化是鐵電體特有的一種極化形式。
代表材料:BaTiO3 (本節(jié)重點(diǎn)講述)
Pb(Mg1/3Nb2/3)O3 (下節(jié)獨(dú)石電容器瓷講述)
PbTiO3 (第五章壓電陶瓷講述)
出現(xiàn)自發(fā)極化的必要條件:晶體不具有對(duì)稱(chēng)中心
晶體劃分為32類(lèi)晶型(32個(gè)點(diǎn)群),有21個(gè)不具有對(duì)稱(chēng)中心,其中20個(gè)
呈現(xiàn)壓電效應(yīng),而這20個(gè)壓電晶體中的10個(gè)為極性晶體,具有自發(fā)極化現(xiàn)
象。又因受熱產(chǎn)生電荷,又稱(chēng)為熱釋電晶體。
由此可見(jiàn),并非所有不存在對(duì)稱(chēng)中心的晶體都具有自發(fā)極化。
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二強(qiáng)介鐵電陶瓷
2 鐵電陶瓷特征:
? 自發(fā)極化
鈦酸鋇自發(fā)極化起因:
鈣鈦礦結(jié)構(gòu)中,自發(fā)極化起因于[TiO6] 中心離子的位移
鈦酸鋇結(jié)構(gòu)相變
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二強(qiáng)介鐵電陶瓷
2 鐵電陶瓷特征:
? 自發(fā)極化
鈦酸鋇自發(fā)極化起因:
非對(duì)稱(chēng)性
鈦酸鋇晶體的
晶胞參數(shù)與溫度的關(guān)系
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二強(qiáng)介鐵電陶瓷
2 鐵電陶瓷特征:
? 居里溫度
鐵電體的自發(fā)極化一般在一定的溫度范圍內(nèi)呈現(xiàn),當(dāng)溫度高于某一臨界
溫度時(shí),自發(fā)極化消失,鐵電體從鐵電相轉(zhuǎn)變?yōu)榉氰F電相(順電相),該
臨界溫度稱(chēng)為居里溫度。
一般從高溫到低溫是從順電相轉(zhuǎn)變?yōu)殍F電相。
ε
鐵電相順電相
T
Tc
鐵電體介電常數(shù)與溫度關(guān)系 10

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