高溫應(yīng)用對(duì)壓電材料性能的要求

根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況，高溫應(yīng)用對(duì)壓電材料性能的要求有高TC，高壓電常數(shù)，高電阻率及良好的機(jī)械強(qiáng)度等。

居里溫度

對(duì)于高溫應(yīng)用，壓電材料必須具有高的TC，當(dāng)溫度超過(guò)TC時(shí)，壓電材料的晶格結(jié)構(gòu)將發(fā)生轉(zhuǎn)變，并失去自發(fā)極化，壓電活性也隨之消失，所以TC為壓電材料應(yīng)用的理論上限溫度。同時(shí)，壓電材料在使用前必須通過(guò)極化工藝使其電疇盡可能的定向排列以獲得良好的壓電性能，但這種定向排列的電疇熱力學(xué)不穩(wěn)定，所以有恢復(fù)到原始狀態(tài)的趨勢(shì)。

當(dāng)溫度升高時(shí)，這一過(guò)程將越來(lái)越明顯，使材料的壓電性能在高溫下出現(xiàn)明顯老化。因此，壓電材料的實(shí)際使用溫度遠(yuǎn)低于材料的TC。

壓電常數(shù)壓電常數(shù)d（d33、d15等）也是一個(gè)重要參數(shù)，它反映了壓電材料在應(yīng)力作用下產(chǎn)生電荷大小的能力。壓電常數(shù)高即意味著器件的電荷靈敏度高，相同電荷靈敏度下可減小器件的體積，達(dá)到小型化的目的。然而在實(shí)際材料中，高TC。和高壓電常數(shù)不可兼得，如圖1所示。 

電阻率高電阻率可減小極化過(guò)程中的漏電流，避免材料被高壓擊穿。同時(shí)，高電阻率能使壓電材料在應(yīng)力下產(chǎn)生的電荷維持更長(zhǎng)的時(shí)間以被探測(cè)到。電荷可被維持的時(shí)間與RC時(shí)間常數(shù)成正比。對(duì)于傳感器應(yīng)用而言，其可以使用的小頻率極限fLL=1/(2πRC)（1）

當(dāng)?shù)陀?/font>fLL時(shí)，電荷將在被傳感器探測(cè)到之前以漏電流的形式流走，通過(guò)提高材料的電阻率來(lái)達(dá)到提高RC時(shí)間常數(shù)的目的，從而降低fu，擴(kuò)大傳感器使用的頻率范圍口。

機(jī)械強(qiáng)度機(jī)械強(qiáng)度也是高溫應(yīng)用中的一個(gè)問(wèn)題，當(dāng)壓電傳感器工作于高溫狀態(tài)時(shí)，基本處于一定的應(yīng)力場(chǎng)中。若作為器件核心的壓電材料抗拉伸和剪切能力很弱，當(dāng)材料各向異性較強(qiáng)時(shí)，由于熱膨脹造成較大的剪切應(yīng)力使陶瓷出現(xiàn)裂紋以致破壞。