材料的电性能之铁电性与压电性

1.相关概念

在一些电介质晶体中，晶胞的结构使正负电荷重xin不重合而出现电偶极矩，产生不等于零的电极化强度，使晶体自发极化，晶体的这种性质叫铁电性（ferroelectricity)。

当铁电材料受到定向压力或张力的作用时，晶体垂直于力的两侧表面会分别带上等量的相反电荷，这种性质叫压电性（piezoelectricity)。若力的方向反转，则两侧表面上的电荷易号。具有压电效应的材料叫压电体。

对压电体两侧施加电压，可引起压电体尺寸发生变化这种现象称为电致伸缩或逆压电效应（electrostriction）。

2.铁电性的表现过程

铁电材料表现铁电性的过程：

    当对铁电材料施加电场时，永jiu偶极子数量增加，在方向上趋向电场方向排列，zui终所有偶极子平行于电场方向，极化强度也达到zui大程度Ps

铁电材料表现铁电性的过程：

    当外电场撤掉后，材料仍处于极化状态，极化强度略有减小，变为Pr。

该极化强度只有在施加反方向的电场并且电场强度达到一定程度才能使其变为完全消除。

    铁电材料表现铁电性的过程：

继续增大反方向电场强度，则导致偶极子在反方向上平行取向，直至极化饱和如果再把电场方向反转并达到饱和极化则得到闭合的滞后回线。

3.居里温度（Curie temperature)

铁电材料存在一临界温度，高于此温度后材料的铁电性消失，变为非铁电性材料。该温度称为居里温度。钛酸钡的居里温度是120摄氏度。

PS：居里温度时铁电性改变的原因

铁电性的改变通常是因为在居里温度以上时材料晶体发生相变。

温度在120℃以下时，钛酸钡的中/心Ti+和周围的O2-发生微观尺度的反方向位移，具有微细的偶极矩，从而使材料呈现铁电性。

 温度高于120℃时钛酸钡变为规则立方对称的晶体结构，正负电荷中xin完全重合，不具有偶极矩，因此呈现非铁电性。

北京华测生产的铁电材料综合测试仪既可适用于压电陶瓷材料居里温度、纵向压电应变常数(静态)、强场介电性能、热释电系数、品质因数及机电耦合系数等;如增加高压放大器模块，也可实现铁电材料的电学测试； 配合高低温测试环境同时可以测量不同环境温度下的材料性能参数。该系统可广泛地应用于如各种铁电/压电/热释电薄膜、厚膜、块体材料和电子陶瓷、铁电传感器/执行器/存储器等领域的研究。为一体的综合测试系统。为目前国内研究压电陶瓷材料\铁电材料较为全面的测试设备。模块化设计具有强大扩展性。

设备内置完整的专用工控计算机主机、测试版路、运算放大器、数据处理单元等，包括专用工控计算机主板、CPU(i3或更高)、RAM(4G或更大)、硬盘(120G固态硬盘)、网卡、USB接口、VGA接口、预装Windows7操作系统、铁电分析仪专用测电试软件等。

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测量温度：室温~650℃；

控温精度：±1℃，测温精度：±0.1℃；

升温斜率：1-5℃/min（可控）；

降温斜率：1-5℃/min（可控）；

纵向压电系数d33测试范围：

高范围：10 to 4000pC/N，

精度±2%±1pC/N，负载1.0uF；

低范围：1 to 100pC/N，

精度±2%±0.1pC/N，负载1.0uF；

频率范围：10Hz to 2MHz ，步进：1Hz，

极性显示：正\负

施加力范围0.1~0.4N

响应时间：5s to 1%

样品:φ<50mm；