压电厚膜微型芯片的研究+文献综述(2)
3.1.1 压电陶瓷的XRD分析 15
3.1.2 压电陶瓷的铁电性能表征 15
3.1.3 压电陶瓷的压电及介电性能表征 17
3.1.4 压电陶瓷的表面形貌 17
3.2压电微型芯片（声表面波器件）的初步分析 18
结 论 22
致 谢 23
参考文献24
1 绪论
1.1 压电厚膜
1.1.1 压电效应
法国的居里兄弟在1880年发现压电效应。紧接着他们又验证了逆压电效应的存在。
正压电效应是指压电体在受到外力作用时会发生电极化，同时导致压电体两端表面内产生等量的正、负电荷，其电荷密度与所受外力成正比。逆压电效应是指压电体在外电场作用下相应的发生形变，形变量与电场强度成正比。压电效应即为正压电效应和逆压电效应的总称[1]。
1.1.2 压电材料的主要参数
压电陶瓷材料最显著的特点就是它具有压电性能，除此它还具有普通介质材料所具有的介电性能及弹性性能。其被广泛应用的基础就是它的众多性能参数。通常主要有以下几个表征陶瓷材料性能的参数：压电常数（d33）、机电耦合系数（k）、机械品质因数（Qm）、介电常数（ε）、介质损耗（tanδ）、弹性常数（S）和频率常数（N）等等[2]。
1、 压电常数
压电常数指的是压电材料把把电能转变为机械能或者说把机械能转变为电能的转换系数。
表征压电材料性能的重要参数之一是压电常数d33，要想获得好的压电性能需要较大的d33。
在极化方向施加一个压应力T时，会在电极面A上产生相应的电荷密度σ = d33T。而电位移D =σ，所以D = d33T [3]。
2、 机电耦合系数
机电耦合系数表示的是压电材料在振动过程中，机械能与电能之间相互变换的程度。
其中，k是机电耦合系数； 是相互作用能密度； 是弹性能密度； 是介电能密度。
常见的机电耦合系数有如表1.1所示[4]。
表1.1 常见的机电耦合系数
名称 代表的意义 计算公式
横向机电耦合
系数k31 反映细长条沿厚度方向极化和电激励，作长度伸缩振动的机电耦合效应的参数
纵向机电耦合
系数k33 反映细棒沿长度方向极化和电激励，作长度伸缩振动的机电耦合效应的参数
平面机电耦合
系数kp 反映薄圆片沿厚度方向极化和电激励，作径向伸缩振动的机电耦合效应的参数
厚度切变机电
耦合系数k15 反映矩形板沿长度方向极化，激励电场的方向垂直于极化方向，作厚度切变振动的机电耦合效应的参数
厚度伸缩机电
耦合系数kt 反映薄片沿厚度方向极化和电激励，作厚度伸缩振动的机电耦合效应的参数
3、机械品质因数
机械品质因数Qm值表示的是压电体谐振时在克服内摩擦时消耗的能量，它反映的是压电材料的机械损耗大小，Qm值越大说明损耗越小。
材料的Qm值在实际计算时可采用近似公式：Qm= 1/ 4 π( C0 + C1) R1Δf
式中 C0为压电振子的静态电容， C1为振子的动态电容，R1为振子谐振时的等效电阻，Δf是振子的谐振频率 f r与反谐振频率 fa之差。一般采用传输线路法，测得Δf、 R1等，然后计算Qm值。
想要调整压电陶瓷材料的Qm值，可以通过研究材料配比来掺杂改性，同时可以在工艺方面进行改进，从而使其温度稳定性改善，使压电陶瓷材料的应用范围更为广泛[5]。
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