本教程介绍了压电学的基础知识。其中包括压电学的性质介绍，以及两种主要压电陶瓷材料（硬掺杂和软掺杂）的描述。在本教程中，您还将了解本构方程以及高场下压电陶瓷材料的性质。您还将找到压电陶瓷材料的热性质描述，以及帮助您选择陶瓷材料的概述。
压电特性
压电效应由雅克和皮埃尔·居里于 1880 年发现。最初的观察结果是晶体上出现了与施加的机械应力成比例的介电电荷。此后不久，人们发现了相反的效应，即晶体的几何应变与施加的电场成比例。
B压电材料基础知识
压电性是指某些材料在受到机械应力时，表面会产生电荷的特性。施加的电场会在这些材料中产生线性比例的应变。对机械刺激的电响应称为正压电效应，对电模拟的机械响应称为逆压电效应。
不同的压电材料
大多数具有非中心对称晶体结构的材料都表现出压电效应。一些具有这种特性的天然晶体材料是石英和电气石。一些人工生产的压电晶体是罗谢尔盐、磷酸二氢铵和硫酸锂。另一类具有这些特性的材料是压电陶瓷。
与自然产生的压电晶体不同，压电陶瓷具有“多晶”结构。最常见的压电陶瓷是锆钛酸铅 (PZT)、钛酸钡和钛酸铅。多晶陶瓷材料比单晶压电材料具有多项优势，包括易于制造和形成各种形状和尺寸。相比之下，单晶必须沿某些晶体方向切割，限制了可能的几何形状，但具有优越的压电性能，但居里温度和相变温度除外。
PZT晶体结构
PZT 具有属于钙钛矿家族的晶体结构，通式为 AB03。下图显示了理想的立方钙钛矿结构。居里温度以上，PZT 晶体为中心对称立方（各向同性），居里温度以下，则呈现四方对称（各向异性结构）。
极化过程
压电陶瓷由晶粒（微晶）组成，每个晶粒都包含极化前随机取向的畴，如下图左所示。因此，材料的净极化为零，因此陶瓷不具有压电特性。在极化过程中，施加足够的直流电场，该施加的电场将畴定向在电场方向（如下图中间所示），并导致材料的剩余极化（如下图右所示）。
