压电陶瓷的物理特性与工作原理

压电陶瓷晶片的主要成分通常为锆钛酸铅（PZT）、钛酸钡（BaTiO₃）等钙钛矿结构材料。这类材料在居里温度以下时，晶胞内正负电荷中心不重合，形成自发极化。通过高温极化处理，无序排列的电畴在外加电场作用下定向排列，从而获得宏观压电性。其关键性能参数包括：

-压电常数（d₃₃）：反映电场诱导应变能力，PZT材料的d₃₃可达500-600pC/N；

-机电耦合系数（kₜ）：表征能量转换效率，超声换能器常用材料的kₜ超过0.5；

-介电常数（ε）：影响电容特性，高频应用需选择低介电损耗材料。

正压电效应常用于动态力测量，如压力传感器中机械振动转化为电信号；逆压电效应则用于精密位移控制，例如扫描隧道显微镜的纳米级定位。