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壓電陶瓷和電致伸縮陶瓷都是電介質(zhì),電介質(zhì)在電場的作用下有兩種效應,即逆壓電效應和電致伸縮效應。其中逆壓電效應是指電介質(zhì)在外電場的作用下產(chǎn)生應變,應變大小與電場大小成正比,應變的方向與電場方向有關。壓電晶體在外力作用下發(fā)生形變時,正、負電荷中心發(fā)生相對位移,在某些相對應的面上產(chǎn)生異號電荷,出現(xiàn)極化強度。而電致伸縮效應是指電介質(zhì)在電場的作用下由于感應極化作用引起應變,且應變與電場方向無關,應變的大小與電場的平方成正比。
但是,壓電晶體的生產(chǎn)是強污染行業(yè)(發(fā)達國家均將其轉(zhuǎn)換到不發(fā)達國家來生產(chǎn)),其生產(chǎn)過程中的環(huán)節(jié)比較多,成品率比較低。目前壓電陶瓷生產(chǎn)上所用的各種原材料,具有很強的地方性,原材料的質(zhì)量往往隨產(chǎn)地和批號的不同而有很大的區(qū)別和差異。生產(chǎn)出的晶體盡管幾何尺寸一致,但聲-電轉(zhuǎn)換時的一致性比較差,這是因為壓電材料是各向異性的,壓電特征是材料各向異性特征的反映,人工各向異性材料中的細小差別均能夠?qū)е缕淇傮w的聲-電或電-聲轉(zhuǎn)換特征的一致性相差比較大。
另外,換能器的動態(tài)電特征與其振動模態(tài)關系比較密切,某個頻率附近的電參數(shù)還取決于其機械振動模態(tài)。