盡管具有熱釋電效應(yīng)的材料種類很多,但當(dāng)今實(shí)用化的材料僅有幾種,如PbTiO3和PZT陶瓷,硫酸三甘肽TGS和LiTiO3單晶等。
表4.5-11列出部分熱釋電材料的性能。其中LiTa03,LiNbO3和SBN(Sr0.5 Ba0.5 Nb2O5)是單晶,PZT(PbZr1-y,TiyO3,y=0.1)和PbTiO3是陶瓷,TGS和PVF2是有機(jī)材料。但純PbTiO3燒結(jié)困難,必須摻入Bi1/3 TiO3,PhZn1/3Nb2/302,或添加La203和Mn02的組合物,才能獲得對(duì)紅外線敏感的實(shí)用材料。像TCS等有機(jī)晶體,從2~3μm到長(zhǎng)波長(zhǎng),其紅外吸收系數(shù)都大,但對(duì)PbTiO3和SBN等無(wú)機(jī)化合物,直到10μm附近的遠(yuǎn)紅外區(qū),多數(shù)材料都是透明的。若在元件的兩邊蒸發(fā)上數(shù)納米厚的金屬膜電極,將產(chǎn)生由膜引起的紅外吸收。因此,為了獲得足夠高的探測(cè)靈敏度,需在探測(cè)元件表面上附加紅外吸收膜。
表4.5-11 部分熱釋電材料的性能
材料名稱 | 熱釋電系數(shù) /C.cm-2·K-1 | 相對(duì)介電常量ε | 居里溫度Tc/℃ | P/(εC′) /C.cm?J-1 |
TGS LiTao3 PZT PbTio3 PVF2 SBN LiNbo3
| 4.8x108 2.3 2.0 6.0 0.24 6.5 0.4 | 35 34 380 200 11 380 30 | 49 618 270 470 ~120 115 1200 | 4.6X10-10 1.3 1.1 0.94 0.9 0.8 0.46 |
熱釋電系數(shù)測(cè)試儀基于熱釋電動(dòng)態(tài)電流法設(shè)計(jì),由溫度控制器、加熱爐體、微電流放大器、溫度測(cè)試儀以及計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)組成。溫度控制器控制加熱爐體內(nèi)部溫度;樣品的電流信號(hào)通過(guò)微電流放大器、輸入到計(jì)算機(jī);而溫度信號(hào)則直接通過(guò)溫度測(cè)試儀傳送到計(jì)算機(jī)。能測(cè)量具有熱釋電性能的單晶、陶瓷、厚膜及薄膜材料樣品, 適用范圍廣。
華測(cè)熱釋電系數(shù)測(cè)試儀采用動(dòng)態(tài)電流法測(cè)量壓電陶瓷材料的熱釋系數(shù),測(cè)熱釋電系數(shù)測(cè)試系統(tǒng)的功能就是實(shí)現(xiàn)對(duì)微弱熱釋電電流信號(hào)和溫度信號(hào)的實(shí)時(shí)測(cè)量。其構(gòu)成可以分為:熱釋電樣品加熱、溫度測(cè)量、升降溫速度控制、熱釋電電流測(cè)量和測(cè)量數(shù)據(jù)處理通過(guò)工業(yè)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理,得出壓電陶瓷材料的熱釋電系數(shù)。
熱釋電系數(shù)測(cè)試儀可以分析被測(cè)樣品熱釋電系數(shù)隨溫度、時(shí)間變化的曲線,通過(guò)軟件將這些變化曲線的溫度譜、時(shí)間譜等集成一體并進(jìn)行分析測(cè)量并可以直接得出樣品的熱釋電圖譜。對(duì)試樣大小及形狀無(wú)特殊要求,圓片、方塊、長(zhǎng)條、柱形等均可測(cè)量,可廣泛用于鐵電、壓電材料(壓電陶瓷、高分子)以及相關(guān)器件性能的評(píng)價(jià)與測(cè)試。
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