压电陶瓷材料及其应用分析复习进程

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1、压电陶瓷材料及其应用分压电陶瓷材料及其应用分析析6.1压电陶瓷的生产工艺压电陶瓷的生产工艺1 1、压电陶瓷的极化处理压电陶瓷的极化处理 所所谓谓极极化化就就是是在在压压电电陶陶瓷瓷上上加加一一个个强强直直流流电电场场（或电压）使陶瓷中的电畴沿电场方向取向排列。（或电压）使陶瓷中的电畴沿电场方向取向排列。只只有有经经过过极极化化处处理理的的陶陶瓷瓷才才具具有有压压电电效效应应。为为什什么？么？陶陶瓷瓷是是多多晶晶多多相相结结构构，其其晶晶粒粒取取向向与与电电畴畴取取向向完完全全是是随随机机的的，各各铁铁电电畴畴之之间间的的压压电电效效应应将将互互相相抵抵消消，从从宏宏观观上上不不显显示示电电性性

2、。外外施施强强直直流流电电场场作作用用，将将促促使使各各晶晶粒粒的的自自发发极极化化轴轴（电电畴畴）将将沿沿电电场场方方向向取取向向，去去掉掉外外场场后后，电电畴畴有有很很大大一一部部分分仍仍保保持持极极化化后后的的方方向向，即即剩剩余余极极化化，使使陶陶瓷瓷类类似似具具有有单单一一晶晶轴轴的的压压电电晶晶体体，因而具有压电特性。因而具有压电特性。要要使使压压电电陶陶瓷瓷得得到到完完善善的的极极化化，充充分分发发挥挥其其压电性能，就必须合理选择极化条件：压电性能，就必须合理选择极化条件：极化电场（样品单位长度上的极化电压）；极化电场（样品单位长度上的极化电压）；极化温度；极化温度；极化时间；极

3、化时间；1 1）极化电场极化电场 只只有有在在极极化化电电场场作作用用下下，电电畴畴才才能能沿沿电电场场方方向向取取向向排排列列，所所以以极极化化电电场场是是极极化化诸诸条条件件中中的的主主要要因因素素。影响极化电场的因素有：影响极化电场的因素有：注意：不同机电耦合系数达到最大值的极化电场不注意：不同机电耦合系数达到最大值的极化电场不一样，如一样，如PbTiOPbTiO3 3，Kp,KKp,K3131在在2kV/mm2kV/mm时达最大，而时达最大，而K K3333、K K1515、K Kt t需在需在6kV/mm6kV/mm时达最大。时达最大。a)a)KpKp:极化电场越高，促使电畴取向排列

4、的作用越极化电场越高，促使电畴取向排列的作用越大，极化越完善。一般以大，极化越完善。一般以KpKp达到最大值的电场为极化达到最大值的电场为极化电场。电场。EKp3kV/mm 从图上可以看出，样品的极化电场为从图上可以看出，样品的极化电场为3kV/mm3kV/mm时，时，机电耦合系数达到饱和状态，再增加电场，作用不机电耦合系数达到饱和状态，再增加电场，作用不大。大。b)b)矫矫顽顽电电场场:极极化化电电场场必必须须大大于于矫矫顽顽电电场场，且且为为矫矫顽顽电场的二到三倍电场的二到三倍.矫矫顽顽电电场场EcEc与与样样品品的的组组成成、结结构构、温温度度均均有有很很大大关关系系，相相应应的的极极化

5、化电电场场也也会会随随EcEc而而改改变变，因因为为不不同同杂杂质质会会导导致致晶晶体体的的晶晶胞胞参参数数改改变变，对对c/ac/a越越小小，极极化化时时电电畴畴9090转转动动所所造造成成的的内内应应力力越越小小，实实现现转转向向较较容容易易，因因此极化较充分。此极化较充分。c)c)极极化化温温度度：EcEc随随T T升升高高而而降降低低，因因此此极极化化温温度度高高，则极化电场相应减小。则极化电场相应减小。d)d)Eb:Eb:极极化化电电场场有有时时会会受受击击穿穿强强度度的的限限制制，在在较较高高的的极极化化电电场场下下，样样品品会会被被击击穿穿。影影响响EbEb的的主主要要原原因因是

6、是：气气孔孔、缝缝隙隙及及成成分分的的不不均均匀匀性性，因因此此必必须须尽尽可可能能保保证证样品的致密度和均匀性。样品的致密度和均匀性。2 2）极化温度极化温度 前前面面我我们们已已提提到到极极化化温温度度升升高高，可可降降低低极极化化电电场，因此极化温度对极化也有很大的影响。场，因此极化温度对极化也有很大的影响。在在极极化化电电场场和和极极化化时时间间一一定定的的条条件件下下，温温度度升升高高，电畴取向更容易，极化效果好，原因：电畴取向更容易，极化效果好，原因：a)a)结晶的各向异性随温度升高而下降结晶的各向异性随温度升高而下降 对对PbTiOPbTiO3 3，在在室室温温时时，c/a=1.

7、063c/a=1.063；在在200200时时，c/a=1.050c/a=1.050，即即温温度度升升高高，c/ac/a减减小小,电电畴畴作作9090转转向向所所造造成成的的内内应应力力下下降降，即即电电畴畴转转向向所所受受阻阻力力下下降降，极极化化容易进行。容易进行。对对PbTiOPbTiO3 3，在在室室温温时时，10kV/mm10kV/mm仍仍不不能能完完全全极极化化；而在而在200200时，用时，用5.5kV/mm5.5kV/mm即可充分极化。即可充分极化。b)b)杂质引起的空间电荷效应杂质引起的空间电荷效应 有有些些杂杂质质使使样样品品中中出出现现大大量量空空间间电电荷荷，空空间间电

8、电荷荷在在样样品品中中会会产产生生一一个个很很强强的的电电场场，该该电电场场对对外外加加极极化化电电场场有有屏屏蔽蔽作作用用，温温度度越越高高，电电阻阻率率越越小小，由由空空间间电电荷产生的电场的屏蔽越小，极化效果越好。荷产生的电场的屏蔽越小，极化效果越好。3 3）极化时间极化时间 极极化化时时间间长长，电电畴畴取取向向排排列列的的程程度度高高，极极化化效效果好；果好；极极化化初初期期，即即电电场场刚刚加加上上去去时时，主主要要是是180180畴畴的的反反转转，此此种种反反转转过过程程不不产产生生内内应应力力，在在短短时时间间内内可完成；可完成；9090畴畴转转向向则则由由于于内内应应力力的的

9、阻阻碍碍而而较较难难进进行行，因因此此需需较较长长时时间间方方能能完完成成。对对不不同同材材料料，适适宜宜采采用用的的极极化化时时间间有有很很大大差差别别，而而对对同同一一种种材材料料，极极化化时时间间与与极极化化电电场场、极极化化温温度度有有关关，E E、T T高高可可缩缩短短极极化化时间。时间。2 2、极化工艺、极化工艺 因因空空气气的的击击穿穿强强度度较较低低，在在室室温温下下只只有有2kV/mm2kV/mm，而而有有机机硅硅油油或或变变压压器器油油绝绝缘缘性性能能好好，且且在在油油中中温温度度易易恒恒定定，因因此此通通常常用用油油浸浸极极化化，即即将将样样品品入入在在有有机机硅硅油油或

10、变压器油中进行极化。工艺如下：或变压器油中进行极化。工艺如下：a)a)上上电电极极-磨磨边边-清清洗洗-烘烘干干-检检查查，剔剔除除电电阻阻太太小的样品；小的样品；b)b)通电加热极化池，油温升到极化所需温度；通电加热极化池，油温升到极化所需温度；c)c)将将样样品品放放好好，接接通通电电源源预预热热几几分分钟钟，升升电电压压到到所所需数值，需数值，计时计时d)d)关高压开关，放电、清洗关高压开关，放电、清洗 极化过程中会出现击穿现象极化过程中会出现击穿现象 压电陶瓷的击穿类型有：压电陶瓷的击穿类型有：样品中存在气孔、夹层或裂缝，引起击穿；样品中存在气孔、夹层或裂缝，引起击穿；烧烧成成时时失失

11、铅铅或或烧烧银银时时氧氧气气氛氛不不足足，使使样样品品边边缘缘部部分被还原，产生边缘击穿；分被还原，产生边缘击穿；极极化化时时9090畴畴转转向向产产生生大大的的内内应应力力，由由于于应应力力分分布不均匀，形变不一致，而使样品碎裂。布不均匀，形变不一致，而使样品碎裂。解决方法：解决方法：在在成成型型，烧烧结结等等工工序序中中，防防止止分分层层，裂裂缝缝及及气气孔孔的的出现，提高致密度；出现，提高致密度；烧成时防止失铅，烧银时注意通氧；烧成时防止失铅，烧银时注意通氧；极化时缓慢升压，防止样品突变发生形变。极化时缓慢升压，防止样品突变发生形变。本本章章重重点点介介绍绍压压电电陶陶瓷瓷及及其其应应用

12、用，而而作作为为压压电电材材料料应应用用的的大大多多属属铁铁电电体体，通通常常在在介介绍绍材材料料时时会会将将铁铁电电压压电材料归为一类。电材料归为一类。6.2 6.2 铁电压电材料铁电压电材料 前前面面我我们们已已介介绍绍的的铁铁电电压压电电材材料料以以钙钙钛钛矿矿型型结结构构为为主主，实实际际上上，自自19441944年年发发现现压压电电性性以以来来，人人们们对对铁铁电电压压电电体体的的研研究究就就从从未未间间断断，并并从从对对晶晶体体的的研研究究转转向向了了对对陶陶瓷的研究中。瓷的研究中。铁电压电材料常见结构类型：铁电压电材料常见结构类型：钙钛矿型钙钛矿型钨青铜型钨青铜型铌酸锂型铌酸锂型

13、磷酸二氢钾型磷酸二氢钾型水溶性有机铁电体水溶性有机铁电体与晶体相比，压电陶瓷具有制造容易，可做成各种与晶体相比，压电陶瓷具有制造容易，可做成各种形状，可任意选择极化轴方向，易于改变瓷料组分形状，可任意选择极化轴方向，易于改变瓷料组分而得到不同性能的陶瓷材料，成本低，适用于大批而得到不同性能的陶瓷材料，成本低，适用于大批量生产，但稳定性、一致性和精度方面没有单晶好。量生产，但稳定性、一致性和精度方面没有单晶好。一、一元系压电陶瓷一、一元系压电陶瓷1 1）BaTiO BaTiO3 3系压电陶瓷系压电陶瓷 预极化后的预极化后的BaTiOBaTiO3 3压电陶瓷的压电、介电、弹性系压电陶瓷的压电、介电

14、、弹性系数如图：数如图：-200-160-120-80-4004080120(1/s11E)/1010Pa(1/s11E)KpKpT/6.1.16.1.1钙钛矿结构压电陶瓷钙钛矿结构压电陶瓷单晶及极化后陶瓷的介电与压电性能比较见下表：单晶及极化后陶瓷的介电与压电性能比较见下表：参数参数陶瓷陶瓷单晶单晶参数参数单位单位陶瓷陶瓷单晶单晶(未极化）未极化）1400140019001900142014201681681091091010-12-12C/NC/N3333-97-9719119116.616.6-34.5-34.585.685.6KpKpK K3131K K33330.3540.3540.

15、2080.2080.4930.4930.3150.3150.5600.560g g3131g g33331010-3-3Vm/NVm/Ng/cmg/cm3 3-4.7-4.711.411.4约约5.75.7-23-2357.557.56.016.01为等静压压电系数为等静压压电系数 以以PbPb取取代代BaBa，可可使使居居里里点点提提高高，第第二二相相转转变变点点下下降降，使使两两转转变变点点温温度度区区间间扩扩大大。在在此此温温度度区区间间内内各各压压电电参参数数的的热热稳稳定定性性有有所所提提高高，且且压压电电效效应应增增大大，晶晶格格畸畸变变大大，矫矫顽顽电电场场增加。增加。若若以以C

16、aCa取取代代BaBa，虽虽然然居居里里点点没没有有明明显显变变化化，但但第第二二相相转转变变点点也也降降低低，并并提提高高了了压压电电、介介电电及及弹弹性性参参数数的的热热稳稳定定性性，减少了介电损耗。减少了介电损耗。下下图图分分别别表表示示了了PbPb、CaCa改改性性后后，陶陶瓷瓷的的压压电电系系数数与与温温度度的关系。的关系。-2002040（T/）-2002040（T/）K31d31改性前含5.1%PbTiO3含10.4%PbTiO3含6.8%CaTiO3含11.7%PbTiO3+7.7%CaTiO3-2002040（T/）g31 由图可见，经过由图可见，经过PbPb、CaCa改性后

17、第二相转变点已移改性后第二相转变点已移至至-20-20，各压电系数虽有所下降，但其热稳定性却，各压电系数虽有所下降，但其热稳定性却在提高。经在提高。经PbPb和和CaCa同时改性后，同时改性后，d d3131基本不随温度变化基本不随温度变化而变化。而变化。此外添加其它元素改性，如添加此外添加其它元素改性，如添加La,Bi,Nb,TaLa,Bi,Nb,Ta等，可提高材料的高温电阻率；添加等，可提高材料的高温电阻率；添加Co,Ni,CrCo,Ni,Cr则可则可降低材料的强场损耗。降低材料的强场损耗。2 2）PbTiO PbTiO3 3系压电瓷系压电瓷 PbTiOPbTiO3 3也也属属钙钙钛钛矿矿

18、结结构构的的铁铁电电体体，居居里里温温度度为为490490。在在此此温温度度下下会会发发生生顺顺电电立立方方相相与与铁铁电电四四方方相相的的转转变变。其其相相变变前前后后晶晶胞胞参参数数的的变变化化与与BaTiOBaTiO3 3类类似似，但但PbTiOPbTiO3 3的的c/a=1.063c/a=1.063，较较BaTiOBaTiO3 3的的c/a=1.01c/a=1.01大大，即即具具有更大的各相异性。有更大的各相异性。PbTiOPbTiO3 3的的矫矫顽顽电电场场大大，故故对对其其极极化化较较困困难难。前前面面已已介介绍绍了了极极化化温温度度、时时间间与与极极化化电电场场的的关关系系。对对

19、PbTiOPbTiO3 3其极化条件应为：其极化条件应为：200200，6.5kV/mm6.5kV/mm。PbTiOPbTiO3 3陶陶瓷瓷的的工工艺艺性性能能差差，除除了了在在高高温温烧烧结结时时容容易易出出现现PbOPbO挥挥发发外外，已已烧烧好好的的瓷瓷件件在在冷冷却却过过程程中中易易出出现现粉粉化化。这这是是因因为为陶陶瓷瓷晶晶粒粒之之间间的的界界面面能能高高，晶晶粒粒间间缺缺乏乏足足够够的的结结合合能能力力，当当瓷瓷体体由由顺顺电电相相转转变变为为铁铁电电相相时时，由由于于电电畴畴及及晶晶粒粒的的取取向向不不同同，c/ac/a比比和和体体效效应应（膨膨胀胀）的的作作用用，使使晶晶粒粒

20、或或粒粒界界破破裂裂。适适量量添添加加Li,Li,Ni,Ni,Mn,Mn,FeFe等等附附加加成成分分，可可促促进进烧烧结结，形形成成合合适适的的粒粒间间相相，提提高高致致密密度度，降降低低气气孔孔率率，使使相相变变过过程程中中的的体体效效应应得得到到缓冲，可防止粉化，提高机械性能。缓冲，可防止粉化，提高机械性能。压压电电陶陶瓷瓷的的晶晶粒粒粗粗细细，也也很很大大程程度度上上决决定定陶陶瓷瓷的的机机电电耦耦合合系系数数。这这是是由由于于在在具具有有微微粒粒结结构构的的陶陶瓷瓷中中，大大量量致致密密粒粒界界的的出出现现，既既有有利利于于自自发发极极化化的的定定向向，也也能能使使逆逆压压电电效效应

21、应带带来来的的大大量量几几何何形形变变和和应应力力得得到到缓缓冲冲，这这种种缓缓冲冲作作用用，使使大大量量机机械械能能不不能能以以适适当当的的方方式式充充分分传传递递出出去去，而而使使K K值值下下降降。因因此此想想获获得得足足够够高高的的K K值值，必须严格控制有必须严格控制有 关添加物的种类及含关添加物的种类及含量。右图为添加物与量。右图为添加物与PbTiOPbTiO3 3陶瓷陶瓷K K3333的关系。的关系。极化时间极化时间/h1%Bi1%Bi2 2O O3 3(晶粒晶粒0.17m)0.17m)1%WO1%WO3 3(晶粒晶粒0.37m)0.37m)1%MnO1%MnO2 2(晶粒晶粒0

22、.69m)0.69m)2 2用用途途：PbTiOPbTiO3 3陶陶瓷瓷的的介介电电系系数数小小，热热释释电电系系数数大大，接接近近60nC/cm60nC/cm2 2K K，居居里里温温度度高高、密密度度大大，抗抗辐辐射射性性好好，是是一一种种理理想想的的热热释释电电控控测测器器材材料料，但但由由于于含含铅铅，且且铅铅易易挥挥发发，因因此此需需在在隔隔离离室室内内进进行行烧烧结结，以以防防止止由由于高温铅挥发造成人体中毒。于高温铅挥发造成人体中毒。二、二、二元系压电陶瓷二元系压电陶瓷1 1、PbZrO PbZrO3 3-PbTiO-PbTiO3 3系系 此此类类二二元元系系压压电电陶陶瓷瓷的的

23、压压电电性性能能和和温温度度稳稳定定性性能能均均优优于于BaTiOBaTiO3 3压压电电陶陶瓷瓷，且且不不同同配配比比和和含含杂杂改改性性的的陶陶瓷瓷其其性性能能有有很很大大区区别别，我我们们将将这这类类陶陶瓷瓷简简称称为为PZTPZT系系列，广泛用于水声、电声和通讯滤波器中。列，广泛用于水声、电声和通讯滤波器中。a a）PZTPZT结构特性：结构特性：PbZrOPbZrO3 3也也是是钙钙钛钛矿矿型型结结构构，是是居居里里点点为为230230的的反反铁铁电电体体。当当温温度度高高于于230230时时，为为立立方方顺顺电电相相，低低于于此此温温度度则则转转变变为为正正交交晶晶系系。相相变变前

24、前后后晶晶胞胞参参数数会会发发生生变变化化，其其变变化化与与PbTiOPbTiO3 3类类似似，但但在在温温度度低低于于居居里里点点时时，PbZrOPbZrO3 3的的c c轴轴缩缩短短，而而a a、b b伸伸长长，因因此此c/ac/a小小于于1 1。相相变前后晶胞参数与温度的关系如下图：变前后晶胞参数与温度的关系如下图：a(a2c)1/3c三方四方a=bca=ba=b=cc由于由于PbZrOPbZrO3 3与与PbTiOPbTiO3 3结结构相似，且构相似，且ZrZr与与TiTi离离子半径相近，故二者子半径相近，故二者可无限固溶。在不同可无限固溶。在不同温度下，其晶型结构温度下，其晶型结构及

25、晶胞参数也会发生及晶胞参数也会发生变化。变化。FR（高温）FR（低温）ATA0Pc准同型相界Tc线Ft PZ PT PZ PT F FR R铁电三方相，铁电三方相，FtFt铁电四方相，铁电四方相，A AT T反铁电四方相，反铁电四方相，A A0 0反铁电正交相，反铁电正交相，PcPc顺电相顺电相 从从图图上上可可以以看看出出，随随TiTi、ZrZr比比的的变变化化，居居里里温温度度TcTc近近似似于于线线性性从从230230变变至至490490，TcTc以以上上为为顺顺电相，不具铁电性和压电性。电相，不具铁电性和压电性。在在TcTc以以下下，当当Zr/Ti=53/47Zr/Ti=53/47附附

26、近近时时，有有一一条条同同质质异异晶晶界界线线，称称为为准准同同型型相相界界。在在富富钛钛侧侧为为四四方方晶晶系系，富富锆锆侧侧为为三三角角晶晶系系，直直到到Zr/Ti=94/6Zr/Ti=94/6时时，都都是是铁铁电电体体。而而当当TiTi含含量量小小于于6%6%时时，为为反反铁铁电电相，此时无压电效应。相，此时无压电效应。FR（高温）FR（低温）ATA0Pc准同型相界Tc线FtPZPT在在常常规规制制作作的的陶陶瓷瓷中中，准准同同型型相相界界并并不不是是一一个个非非常常明明确确的的成成分分分分界界线线，而而是是具具有有一一定定宽宽度度成成分分比比范范围围内内的的相相重重叠叠区区，在在此此成

27、成分分比比的的区区段段内内，陶陶瓷瓷体体内内各各晶晶粒粒之之间间或或在在同同一一晶晶粒粒之之内内可可以以同同时时存存在在四四方方相相和和三方相三方相，这表明在此状态，这表明在此状态下，四方相与三方相之间下，四方相与三方相之间的自由能差很小。这种结构的自由能差很小。这种结构上的相并存，使陶瓷的电气上的相并存，使陶瓷的电气物理性能在此处出现突跃物理性能在此处出现突跃现象如下图所示：现象如下图所示：KpPTPZ由由于于两两相相共共存存，且且两两相相间间的的自自由由能能相相差差小小，转转变变激激活活能能低低，只只要要微微弱弱的的外外电电场场诱诱导导，即即可可发发生生相相转转变变，使使不不同同取取向向晶

28、晶粒粒之之间间的的自自发发极极化化轴轴尽尽可可能能地地调调整整统统一一的的外外场场方方向向上上来来。所所以以其其介介电电常常数数、几几何何形形变变及及K K值值均均出出现现极极大大值值。随随着着自自发发极极化化的的加加强强，电电畴畴定定向向充充分分，畴畴壁壁转转向向过过程程的的内内磨磨擦擦加加剧剧，使使介介电电损损耗耗增加，因而其品质因数下降。增加，因而其品质因数下降。从从上上面面讨讨论论可可以以知知道道，可可采采用用调调整整ZrZr、TiTi比比的的方方法法，以以获获得得各各种种不不同同性性能能的的PZTPZT压压电电陶陶瓷瓷。下下图图为为不同不同Zr/TiZr/Ti比的压电性能。比的压电性

29、能。d15d33-d31d33-d31PrPZ含量PZ含量b)PZTb)PZT的掺杂改性的掺杂改性 和和铁铁电电陶陶瓷瓷中中的的情情况况相相似似，在在PZTPZT中中添添加加不不同同杂杂质质，特特别别是是用用适适当当元元素素对对A A、B B位位元元素素进进行行取取代代，可可人人为为按按某某特特定定方方式式改改进进所所需需陶陶瓷瓷的的压压电电性性能能，具具体体改改性性方方法法如下：如下：i)i)等价等价A A位取代：常用元素有位取代：常用元素有SrSr2+2+、CaCa2+2+、MgMg2+2+。由于其半径较由于其半径较PbPb小，取代后的晶格常数会略有缩小。小，取代后的晶格常数会略有缩小。用

30、用SrSr取取代代PbPb时时，TcTc下下降降，常常温温介介电电常常数数增增加加，且且烧烧成成温温度度下下降降，烧烧成成温温区区加加宽宽，从从而而大大大大改改善善了了其其工工艺艺性能。性能。用用CaCa取取代代PbPb时时，由由于于CaCa较较SrSr更更小小，故故其其晶晶格格畸畸变变更更显著。显著。用用SrSr、CaCa取代取代PbPb（ZrZr0.530.53TiTi0.470.47）O O3 3陶瓷的主要性能如下表陶瓷的主要性能如下表A位离子位离子瓷瓷体体密密度度/g/cm3Pb7.40Pb0.99Ca0.01Pb0.95Ca0.05Pb0.92Ca0.087.427.266.86Pb

31、0.99Sr0.01Pb0.95Sr0.05Pb0.90Sr0.10Pb0.85Sr0.15Pb0.80Sr0.207.427.477.226.906.485446249738885841002112912601257Tan/10-20.50.50.50.40.60.40.30.50.5kp0.480.490.440.320.490.500.490.430.34D31/1012C/NG31/kVm/NTc/-7114.7385-77-83-6013.910.27.6-75-101-103-97-8614.511.410.38.77.8360290242 可以看出，适量可以看出，适量SrSr、C

32、aCa的掺入可使其介电、压电及机电的掺入可使其介电、压电及机电耦系数增加，耦系数增加，TcTc下降。下降。若若以以MgMg取取代代PbPb，由由于于MgMg离离子子半半径径更更小小，其其固固溶溶限限更更小小，实实际际上上MgMg取取代代量量一一般般不不超超过过5mol%5mol%，过过量量的的镁镁将将以以MgTiOMgTiO3 3或或其其它它化化合合物物形形式式作作为为第第二二相相物物质质于粒界分凝，冲淡陶瓷的铁电性与压电性。于粒界分凝，冲淡陶瓷的铁电性与压电性。少少量量CaCa、SrSr、MgMg以以碳碳酸酸盐盐或或氧氧化化物物引引入入瓷瓷料料配配方方中中，还还可可起起到到矿矿化化剂剂作作用

33、用，能能够够控控制制晶晶粒粒生生长长，形形成成细细晶晶结结构构，提提高高瓷瓷体体致致密密度度，同同时时提提高高品品质质因数因数Q Qm m。ii)ii)高高价价缺缺位位取取代代：用用与与PbPb离离子子半半径径相相近近而而价价态态为为三三价价的的离离子子如如LaLa、NdNd、SmSm进进入入A A位位，用用与与ZrZr、TiTi离离子子半半径径相相近近的的五五价价离离子子如如NbNb、TaTa、SbSb和和六六价价的的W W进进入入B B位位。由由于于其其电电价价较较原原晶晶格格格格点点上上离离子子价价态态高高，再再上上PbPb在在高高温温烧烧结结时时易易挥挥发发，因因而而会会产产生生A A

34、位位离离子子空空位位，即即PbPb缺缺位位。这这会会导导致致PZTPZT陶陶瓷瓷的的压压电电特特性性产产生生一一系系列列的的变变化化。其其突突出出表表现现是是矫矫顽顽电电场场降降低低，我我们们将将这这种种取代称为取代称为“软性软性”取代。取代。下面从两个方面分析其作用过程：下面从两个方面分析其作用过程：应应力力缓缓冲冲效效应应：与与固固溶溶型型铁铁电电陶陶瓷瓷中中的的展展宽宽效效应应类类似似。A A缺缺位位出出现现，使使由由于于逆逆压压电电效效应应所所产产生生的的机机械械应应力力及及几几何何形形变变在在一一定定的的空空间间范范围围内内得得到到缓缓冲冲，因因而而使使电电矩矩反反转转时时所所要要克

35、克服服的的作作用用势势垒垒降降低低，即即畴畴夹夹持持效效应应减减小小，从从而而出出现现介介电电常常数数、损损耗耗的的增增加加、K K值值增增加加及及品品质质因因数数下下降降。由由于于空空间间应应力力受受到到缓缓冲冲，当当所所施施加加的的外外电电场场除除去去后后，剩剩余余电电矩矩能能够够迅迅速速地地稳稳定定下来，因此有好的老化特性。下来，因此有好的老化特性。电电荷荷补补偿偿效效应应：在在高高温温状状态态下下，由由于于PbOPbO的的蒸蒸气气压压高高，挥挥发发性性大大，会会出出现现失失铅铅，即即形形成成非非化化学学计计量量比比的的PbPb缺缺位位，这这种种缺缺位位形形成成了了两两价价的的负负电电中

36、中心心，易易捕捕获获空空穴，形成受主能级，具有穴，形成受主能级，具有P P型电导特性。型电导特性。引引入入高高价价离离子子取取代代后后，将将带带来来过过量量电电子子，形形成成施施主主能能级级，因因此此适适量量高高价价取取代代离离子子的的引引入入可可以以使使PbPb缺缺位位时时出出现现的的电电子子不不足足得得以以补补偿偿，而而降降低低陶陶瓷瓷的的电电导导，使使其绝缘电阻率增加。其绝缘电阻率增加。高高的的体体电电阻阻有有利利于于极极化化时时采采用用较较高高电电场场强强度度，使使机机电电耦耦合合系系数数和和压压电电系系数数有有所所提提高高，充充分分发发挥挥材材料料的的压电特性，而不致发生击穿。压电特

37、性，而不致发生击穿。高高价价取取代代离离子子的的引引入入还还会会使使载载流流子子密密度度下下降降，空空间间电电荷荷密密度度下下降降，而而不不会会在在极极化化时时产产生生空空间间电电荷荷积积聚聚形形成成内内偏偏电电场场，因因此此使使矫矫顽顽电电场场下下降降，从从而而使使介介电电系系数数和和机机电电耦耦合合系系数数增增加加，品品质质因因数数下下降降，同同时改善陶瓷的老化性能。时改善陶瓷的老化性能。iii)iii)低低价价等等数数离离子子取取代代：用用K K、NaNa等等一一价价碱碱金金属属离离子子进进入入A A位位取取代代PbPb，或或用用FeFe、CoCo、NiNi、MnMn、CrCr等等二二价

38、价或或三三价价金金属属离离子子取取代代B B位位。这这些些低低价价离离子子的的引引入入会会使使晶晶格格格格点点上上出出现现氧氧缺缺位位，以以使使电电荷荷得得到到平平衡衡。由由于于低低价价离离子子的的引引入入，使使瓷瓷体体空空间间电电荷荷密密度度（受受束束缚缚的的）增增大大，这这些些空空间间电电荷荷不不参参与与电电导导，但但在在热热和和电电场场等等作作用用下下，可可能在一定空间转移或积聚。能在一定空间转移或积聚。由由于于PbPb缺缺位位下下降降，缓缓冲冲作作用用被被削削弱弱，而而空空间间电电荷荷密密度度的的增增加加，使使反反向向偏偏置置场场建建立立，同同时时晶晶格格畸畸变变，因因此此使使电电畴畴

39、转转向向受受到到更更大大阻阻碍碍，因因此此材材料料的的矫矫顽顽电电场场强强度度增增加加，介介电电系系数数、机机电电耦耦合合系系数数变变小小，损损耗耗下下降降，品质因数增加，即材料品质因数增加，即材料“变硬变硬”。极化与去极化困难。极化与去极化困难。三、三元系压电陶瓷三、三元系压电陶瓷 1 1、三元系压电陶瓷的组成特性、三元系压电陶瓷的组成特性 三三元元系系压压电电陶陶瓷瓷是是在在PZTPZT基基础础上上再再添添加加第第三三组组分分形形成成的的复复合合钙钙钛钛矿矿结结构构。其其组组分分可可表表示示为为(A,A(A,A)(B,B)(B,B)O)O3 3.三三元元系系及及更更多多元元系系固固溶溶型型

40、压压电电陶陶瓷瓷和和PZTPZT瓷瓷相相比，都具有工艺性能好，压电性能优异等特点。比，都具有工艺性能好，压电性能优异等特点。由由于于多多种种氧氧化化物物的的出出现现，使使最最低低共共熔熔点点降降低低，从从而而降降低低烧烧成成温温度度，使使铅铅挥挥发发显显著著减减少少，因因此此在在多多元系压电陶瓷中可较好地控制铅的含量。元系压电陶瓷中可较好地控制铅的含量。由由于于第第三三相相成成分分的的出出现现，在在一一定定条条件件下下会会出出现现多多相共存，而使其压电性能得到改善。相共存，而使其压电性能得到改善。2 2、几种典型的三元系压电陶瓷（看书）、几种典型的三元系压电陶瓷（看书）6.6.1.1.2 2

41、钨青铜型结构铁电压电材料钨青铜型结构铁电压电材料 19491949年年 马马 格格 尼尼 里里（MagneliMagneli）发发 现现 了了 K Kx xWOWO3 3、NaNax xWOWO3 3化化合合物物，它它们们具具有有“青青铜铜”的的金金属属光光泽泽（赤赤褐褐色），称这类材料为钨青铜型结构化合物。色），称这类材料为钨青铜型结构化合物。人人们们研研究究出出了了一一系系列列的的铁铁电电体体也也是是这这种种结结构构，故故称称这这类类铁铁电电材材料料为为钨钨青青铜铜型型结结构构铁铁电电材材料料。其其实实，这这类类材材料料中中不不一一定定含含有有“钨钨”元元素素。钨钨青青铜铜型型结结构构铁铁

42、电电体体，是是仅仅次次于于钙钙钛钛矿矿型型结结构构铁铁电电材材料料的的又又一一大大类双氧化合物铁电体。类双氧化合物铁电体。有有偏偏铌铌酸酸铅铅（PbNb2O6PbNb2O6）、偏偏钽钽酸酸铅铅（PbTa2O6 PbTa2O6）等等简简单单钨钨青青铜铜型型化化合合物物。还还有有铌铌酸酸锶锶钡钡，铌铌酸酸钡钡钠钠，铌酸钡锂，铌酸钾锂等复杂钨青铜型结构化合物。铌酸钡锂，铌酸钾锂等复杂钨青铜型结构化合物。1 1、钨青铜型晶体的结构、钨青铜型晶体的结构 钨钨青青铜铜型型晶晶体体的的结结构构由由氧氧八八面面体体作作“骨骨架架”堆堆积积而而成成的的。一一个个四四方方晶晶胞胞由由1010个个氧氧八八面面体体通

43、通过过它它们们的的公公共共顶顶角角连连接接而而成成。它它有有平平行行于于C C轴轴、贯贯穿穿整整个个结结构构、可供阳离子占据的填隙位置可供阳离子占据的填隙位置A1A1、A2A2和和C C。A1A1位位置置处处于于平平行行于于C C轴轴的的四四方方型型棱棱柱柱空空洞洞之之中中，每每个个A1A1位位置置周周围围有有1212个个氧氧离离子子。A2A2位位置置处处于于平平行行于于C C轴轴的的五五边边形形棱棱柱柱空空洞洞之之中中，每每个个A2A2位位置置周周围围有有1515个个氧氧离离子子。C C位位置置处处于于平平行行于于C C轴轴的的三三角角形形棱棱柱柱空空洞洞之之中中，每每个个C C位位置周围有

44、置周围有9 9个氧离子。个氧离子。这三种位置的空隙以这三种位置的空隙以A2A2最大，最大，A1A1次之，次之，C C最小。最小。氧八面体中心又因所处的位置对称性不同，分为氧八面体中心又因所处的位置对称性不同，分为B1B1和和B2B2两种。它们也填隙阳离子。两种。它们也填隙阳离子。B1B1位置处于两相邻位置处于两相邻晶胞间的四面体中心。晶胞间的四面体中心。B2B2位置是在位置是在A2A2位置周围。一位置周围。一个氧八面体的高度为四方单胞在个氧八面体的高度为四方单胞在C C轴方向的长度。轴方向的长度。一一个个四四方方晶晶胞胞包包含含2 2个个A A1 1位位置置，4 4个个A A2 2位位置置，4

45、 4个个C C位位置置和和1010个个氧氧八八面面体体。1010个个氧氧八八面面体体有有位位于于顶顶角角上上的的3030个个氧氧离离子子，2 2个个B B1 1和和8 8个个B B2 2体体心心位位置置。所所以以，每每 个个 四四 方方 晶晶 体体 的的 结结 构构 填填 充充 公公 式式 为为(A(A1 1)2 2(A(A2 2)4 4(C)(C)4 4(B(B1 1)2 2(B(B2 2)8 8O O3030或或(A(A1 1)2 2(A(A2 2)4 4(C)(C)4 4B B1010O O3030 。A A位位置置不不一一定定全全部部填填充充阳阳离离子子，故故此此结结构构填填充充式又可

46、以写成式又可以写成AxBAxB1010O O3030。钨钨青青铜铜型型结结构构中中，A1A1、A2A2、C C、B1B1和和B2B2位位置置可可以以填填满满价价数数不不同同的的阳阳离离子子，也也可可以以部部分分地地填填充充、部部分分地地空空着着。B B位位置置填填充充NbNb5+5+的的铁铁电电化化合合物物称称为为具具有有钨钨青青铜铜型型结结构构的的铌铌酸酸盐盐铁铁电电体体。该该类类化化合合物物除除NbNb5+5+填填满满氧氧八八面面体体体体心心外外，其其他他金金属属离离子子则则填填充充或或部部分分填填充充在在A1A1、A2A2和和C C位位置置上上。金金属属离离子子的的数数目目依依电电中中性

47、性的的要要求求而而定定。根根据据离离子子填填充充情情况况，钨钨青青铜铜型型结结构构铌铌酸盐铁电体可分成下列三种类型：酸盐铁电体可分成下列三种类型：（1 1）完全填满型钨青铜型铌酸盐铁电体）完全填满型钨青铜型铌酸盐铁电体 该该类类铁铁电电体体的的四四方方单单胞胞中中A1A1、A2A2和和C C位位置置，全全部部被被阳阳离离子子填填充充。如如:K:K6 6LiLi4 4NbNb1010O O3030,K,K填填充充于于A1A1、A2A2位位置上，置上，LiLi填充于填充于C C位置。位置。（2 2）填满型钨青铜型铌酸盐铁电体）填满型钨青铜型铌酸盐铁电体 该该类类铁铁电电体体的的四四方方单单胞胞中中

48、A1A1、A2A2均均被被阳阳离离子子填填充充，而而C C位位置置空空着着。如如：PbPb4 4K K2 2NbNb1010O O3030,Pb,Pb和和K K分分别别填填充于充于A1A1、A2A2上，而上，而C C位空。位空。（3 3）非填满型钨青铜型铌酸盐铁电体）非填满型钨青铜型铌酸盐铁电体 该该类类铁铁电电体体的的四四方方单单胞胞中中C C位位置置也也空空着着，而而6 6个个A A位置仅部分填充阳离子，部分空着。如：位置仅部分填充阳离子，部分空着。如：PbNbPbNb2 2O O6 6。填填满满型型和和完完全全填填满满型型钨钨青青铜铜型型结结构构铁铁电电体体没没有有光光损损伤伤，具具有有

49、优优良良的的光光电电性性能能和和光光学学稳稳定定性性。为为了了得得到到填填满满型型或或完完全全填填满满型型结结构构材材料料，在在制制备备材材料料过过程程中中，往往往往采采用用低低价价阳阳离离子子取取代代部部分分高高价价阳阳离离子子的的方方法法来来增增加加阳阳离离子子的的数数目目，使使空空隙隙填填满满或或者者完完全全填填满满。通通常常用用一一价价的的KNaLiKNaLi取取代代二二价价阳阳离离子子，用用四四价价阳阳离离子子取取代代NbNb离子。离子。具具有有钨钨青青铜铜型型结结构构的的铁铁电电体体，当当温温度度降降低低到到TcTc以以下下时时，处处于于A1A1、A2A2、B1B1、B2B2、C

50、C位位置置的的所所有有金金属属离离子子，相相对对于于附附近近阳阳离离子子平平面面发发生生位位移移，从从而而产产生生自自发发极极化化。一般自发极化方向沿一般自发极化方向沿C C轴方向。轴方向。常见的系列：常见的系列：1 1、偏铌酸铅晶体、偏铌酸铅晶体 PbNbPbNb2 2O O6 6属属于于未未填填满满型型钨钨青青铜铜型型结结构构铁铁电电体体。单单位位晶晶体体含含5 5个个PbNbPbNb2 2O O6 6分分子子，可可以以写写成成PbPb5 5NbNb1010O O3030的的形形式式。5 5个个PbPb随随机机地地分分布布在在6 6个个A A位位置置上上，1010个个NbNb填填满满101

51、0个个B B位置。位置。特特点点：偏偏铌铌酸酸铅铅（PbNbPbNb2 2O O6 6）单单晶晶体体熔熔点点为为13431343，密密度度为为6.6106.6103 3Kg/mKg/m3 3，呈呈现现淡淡黄黄色色或或黄黄绿绿色色。压压电电性性能能好好，TcTc高高Tc=560Tc=560。温温度度在在TcTc以以上上的的晶晶体体属属四四方方晶晶系系4mm4mm点点群群，为为顺顺电电相相。温温度度在在TcTc以以下下的的晶晶体体属正交晶系属正交晶系mm2mm2点群，为铁电相。点群，为铁电相。在在TcTc附附近近无无退退极极化化，对对超超声声有有高高的的响响应应，是是良良好好的超声缺陷检测换能器材

52、料。的超声缺陷检测换能器材料。晶晶体体的的晶晶胞胞随随着着温温度度的的升升高高，晶晶胞胞参参数数a a、c c轴轴伸伸长长，b b轴轴缩缩短短；晶晶胞胞参参数数在在TcTc发发生生突突变变。自自发发极极化化方向垂直于方向垂直于c c轴，在（轴，在（001001）平面内。）平面内。峰达峰达10103 3 PbNbPbNb2 2O O6 6陶陶瓷瓷制制作作工工艺艺较较容容易易。制制备备该该陶陶瓷瓷材材料料比比制制备备PZTPZT陶陶瓷瓷优优越越之之处处，是是烧烧结结时时由由于于NbNb2 2O O5 5的的存存在在大大大大降降低低了了PbOPbO的的饱饱和和蒸蒸汽汽压压。在在正正常常烧烧结结时时，

53、产产品品失失铅铅很很少少。在在刚刚低低于于熔熔点点温温度度烧烧结结的的陶陶瓷瓷材材料料，重重量损失小于量损失小于1 1。2 2、铌酸锶钡晶体、铌酸锶钡晶体 铌铌酸酸锶锶钡钡SrSrx xBaBa1-x1-xNbNb2 2O O6 6简简写写成成SBN,SBN,是是SrNbSrNb2 2O O6 6 和和BaNbBaNb2 2O O6 6的的固固溶溶体体，其其固固溶溶范范围围较较宽宽，x x可可在在0.250.250.750.75之之间间变变化化。调调节节组组分分，可可以以制制备备出出不不同同性性能能的的SBNSBN晶体。晶体。SBNSBN单单晶晶的的铁铁电电居居里里温温度度TcTc随随BaNb

54、BaNb2 2O O6 6含含量量的的增增多多而而线线性性升升高高。TTcTTc时时，晶晶体体属属四四方方晶晶系系，为为顺顺电电相相。在在此此温温度度范范围围，由由于于晶晶体体结结构构时时无无中中心心对对称称的的，所所以以有有压压电电性性。当当时时TTc T1Mcf01Mc）根据制造原理和材料又分为：根据制造原理和材料又分为：LCLC滤波器滤波器晶体滤波器晶体滤波器陶瓷滤波器陶瓷滤波器机械滤波器机械滤波器数字滤波器数字滤波器低频滤波器（低频滤波器（f0=200kcf0=200kc以下）以下）LC滤滤波波器器晶晶体体滤滤波波器器机机械械晶晶体体滤滤波波器器陶陶瓷瓷滤滤波波器器机机械械滤滤波波器器

55、功功率率滤滤波波器器声声表表面面波波滤滤波波器器滤波器滤波器低频、高频、甚高频低频、高频、甚高频微波滤波器微波滤波器无源滤波器无源滤波器模模拟拟式式数字数字锁锁相相环环路路滤滤波波器器取样数据取样数据滤波器滤波器N通路通路滤波器滤波器（开关滤（开关滤波器）波器）有源滤波器有源滤波器螺螺旋旋振振子子滤滤波波器器交交指指滤滤波波器器梳梳状状线线滤滤波波器器微微带带线线滤滤波波器器同同轴轴线线滤滤波波器器波波导导滤滤波波器器3)滤波器的特性滤波器的特性 电信号经过滤波器以后不仅其幅值要随频率的电信号经过滤波器以后不仅其幅值要随频率的不同发生变化，而且其相位也要随着频率的不同不同发生变化，而且其相位也

56、要随着频率的不同发生变化。为了了解滤波器介入电路后对电路工发生变化。为了了解滤波器介入电路后对电路工作状态的影响，必须研究滤波器的三种特性，即作状态的影响，必须研究滤波器的三种特性，即阻抗特性、衰耗特性和相位特性。阻抗特性、衰耗特性和相位特性。一、阻抗特性一、阻抗特性 1 1）输入阻抗和输出阻抗）输入阻抗和输出阻抗 和滤波器输入端连接的器件，将信号传输给滤和滤波器输入端连接的器件，将信号传输给滤波器，被看成为信号源，其内阻为波器，被看成为信号源，其内阻为 Z Zi i ；和滤波器输出端连接的器件，接收滤波器之输和滤波器输出端连接的器件，接收滤波器之输出信号，被看作负载，其阻抗为出信号，被看作负

57、载，其阻抗为Z ZL L；Z Zi i和和Z ZL L都为滤波器的终接阻抗。都为滤波器的终接阻抗。滤波器是一种四端网络滤波器是一种四端网络滤波器是一种四端网络，从输入端看进去，滤波器对滤波器是一种四端网络，从输入端看进去，滤波器对信号源所呈现的阻抗称为滤波器的输入阻抗，以信号源所呈现的阻抗称为滤波器的输入阻抗，以Z Z入入表表示。示。Z Z入入不仅与滤波器本身的参数有关，而且也与负载不仅与滤波器本身的参数有关，而且也与负载Z ZL L有关。有关。输出端开路，对滤波器测得的阻抗称为输出阻抗，输出端开路，对滤波器测得的阻抗称为输出阻抗，以以Z出出表示。它不仅与滤波器本身的参数有关，而且也表示。它不

58、仅与滤波器本身的参数有关，而且也与内阻与内阻Zi有关。有关。Z入入、Z出出都与信号频率有关。都与信号频率有关。2 2）特性阻抗特性阻抗对对于于一一个个滤滤波波器器，它它两两端端可可以以分分别别终终接接一一个个特特有有的的终终接接阻阻抗抗，这这个个阻阻抗抗能能使使被被研研究究的的那那一一端端的的输输入入阻阻抗抗正正好好等等于于该该端端的的负负载载阻阻抗抗，这这种种特特有有阻阻抗抗就就是是该滤波器的该滤波器的特性阻抗特性阻抗。当当滤滤波波器器的的终终接接阻阻抗抗Zi和和ZL改改变变时时，它它的的输输入入、输输出出阻阻抗抗Z入入、Z出出也也要要改改变变，这这就就要要影影响响到到滤滤波波器器的的工工作

59、状态。作状态。特性阻抗与滤波器本身的结构和参数有关，也和特性阻抗与滤波器本身的结构和参数有关，也和输入信号的频率有关。因此对一个确定的滤波器来输入信号的频率有关。因此对一个确定的滤波器来说，它不是一个固定值，但与终接阻抗无关。说，它不是一个固定值，但与终接阻抗无关。如果滤波器的终接阻抗等于其特性阻抗，滤波器如果滤波器的终接阻抗等于其特性阻抗，滤波器就可获得最佳工作状态。这种连接称为滤波器的匹就可获得最佳工作状态。这种连接称为滤波器的匹配连接。因为特性阻抗与频率有关，所以要做到完配连接。因为特性阻抗与频率有关，所以要做到完全匹配是不可能的。全匹配是不可能的。当一个滤波器一端的终接阻抗等于其特性阻

60、抗当一个滤波器一端的终接阻抗等于其特性阻抗时，从另一端看进去的输入阻抗就等于该端的特性时，从另一端看进去的输入阻抗就等于该端的特性阻抗。阻抗。二、衰耗特性二、衰耗特性衰耗特性也称衰减特性或损耗特性。它反映滤波衰耗特性也称衰减特性或损耗特性。它反映滤波器对不同频率的信号的衰减情况，或者说反映滤波器对不同频率的信号的衰减情况，或者说反映滤波器对不同频率信号的选择能力。器对不同频率信号的选择能力。滤波器的衰耗随频率变化的特性就称为滤波器的滤波器的衰耗随频率变化的特性就称为滤波器的衰耗特性。衰耗特性。滤波器的衰耗可分为滤波器的衰耗可分为传输衰耗，介入衰耗（插传输衰耗，介入衰耗（插入衰耗）、工作衰耗等。

61、入衰耗）、工作衰耗等。在滤波器的使用和测量中，在滤波器的使用和测量中，最常用的是最常用的是介入衰耗。介入衰耗。滤滤波波器器的的介介入入损损耗耗是是反反映映滤滤波波器器在在介介入入前前后后负负载载所所得功率之变化。得功率之变化。式中，式中，P0、I0、U0为滤波器介入之前，负载得到的视为滤波器介入之前，负载得到的视在功率、电流、电压在功率、电流、电压P2、I2、U2为介入滤波器之后通过负载的视在功率、为介入滤波器之后通过负载的视在功率、电流、电压。电流、电压。i）介入损耗（或称插入损耗）介入损耗（或称插入损耗）可表示为：可表示为：ii）传输衰耗传输衰耗b传输衰耗是反映滤波器在传输信号过程中，输出

62、视传输衰耗是反映滤波器在传输信号过程中，输出视在功率在功率P2对于输入视在功率对于输入视在功率P1相对变化的一个量。相对变化的一个量。即：即：对称滤波器在匹配状态下工作时，传输衰耗为：对称滤波器在匹配状态下工作时，传输衰耗为：滤波器在匹配状态下工作时的衰耗称为特性衰耗滤波器在匹配状态下工作时的衰耗称为特性衰耗或固有衰耗。或固有衰耗。iii）工作衰耗）工作衰耗bp 将等于电源内阻抗的负载直接与电源联接，负将等于电源内阻抗的负载直接与电源联接，负载所接收到的视在功率为载所接收到的视在功率为P P0 0将任意负载经滤波器与电源联接时，负载所接将任意负载经滤波器与电源联接时，负载所接收到的视在功率为收

63、到的视在功率为P2反映反映P P0与与P P2之间关系的参数就是工作衰耗，之间关系的参数就是工作衰耗，以以b bp表示表示三、相位特性和相移特性三、相位特性和相移特性 电信号通过滤波器不但其幅值发生变化，而且其相位电信号通过滤波器不但其幅值发生变化，而且其相位也发生变化。滤波器引起的相位变化不仅与频率有关，而也发生变化。滤波器引起的相位变化不仅与频率有关，而且也与滤波器的结构和参数有关。且也与滤波器的结构和参数有关。滤波器引起的相位随频滤波器引起的相位随频率变化的特性，称为相位特性。相位差随频率变化的特性率变化的特性，称为相位特性。相位差随频率变化的特性称为相移特性。称为相移特性。对某一个衰耗

64、特性，就有与之相应的相位对某一个衰耗特性，就有与之相应的相位特性。特性。例如，对于介入衰耗，就有一个介入相移，即滤波器介例如，对于介入衰耗，就有一个介入相移，即滤波器介入前后，负载上的电压（电流）有相位变化。入前后，负载上的电压（电流）有相位变化。对于传输衰耗，就有一个传输相移，即滤波器的传输信对于传输衰耗，就有一个传输相移，即滤波器的传输信号相对于输入信号有一个相移。号相对于输入信号有一个相移。由于滤波器的输出信号相对于输入有一个时间延迟，简由于滤波器的输出信号相对于输入有一个时间延迟，简称时延。时延也是频率的函数。称时延。时延也是频率的函数。4 4）表征滤波器的主要参数）表征滤波器的主要参

65、数 参考频率参考频率f f：即为通带内取作参考标准的那个即为通带内取作参考标准的那个频率。频率。相对衰耗相对衰耗:一个给定频率的衰耗与通带内规定频一个给定频率的衰耗与通带内规定频率（参考频率）点的衰耗之差，即为相对衰耗。率（参考频率）点的衰耗之差，即为相对衰耗。中心频率中心频率f0f0：带通或带阻滤波器的上、下截止频带通或带阻滤波器的上、下截止频率的几何平均值，为率的几何平均值，为最大输出频率最大输出频率fm(fm(最小阻抗频率）：最小阻抗频率）：通带内衰耗最通带内衰耗最小的那一个频率小的那一个频率(插入损耗）插入损耗）截止频率截止频率f fc c：在在通通带边界上相对衰耗达带边界上相对衰耗达

66、到规定值的那个频率到规定值的那个频率(位于通带或阻带边位于通带或阻带边界上的频率界上的频率)通带宽度：通带宽度：两个两个截止频率之差称截止频率之差称为通带宽度为通带宽度匹匹配配阻阻抗抗：在在使使用用滤滤波波器器时时，应应要要求求终终接接负负载载与与特特性性阻阻抗抗相相匹匹配配。但但是是实实际际上上很很难难做做到到这这一一点点，因因此此只只能能给给出出一一个个能能获获得得满满意意衰衰耗耗特特性性的的终终接接负负载载阻阻抗抗，称这个阻抗为实际匹配阻抗。称这个阻抗为实际匹配阻抗。介入衰耗（插入衰耗）介入衰耗（插入衰耗）它是滤波器介入电路以后所产生的能量损耗。介入损耗的大小随频率而变它是滤波器介入电路以后所产生的能量损耗。介入损耗的大小随频率而变化，所以通常是以通带内某一频率点的介入衰耗来表示。例如可以用频率为化，所以通常是以通带内某一频率点的介入衰耗来表示。例如可以用频率为fmfm、f0 f0 或其它特别指定的频率点或其它特别指定的频率点f f 的介入衰耗来表示滤波器通带衰耗的大小。的介入衰耗来表示滤波器通带衰耗的大小。防卫度防卫度 （或称为阻带抑制度）（或称为阻带抑制度）滤波器的阻带衰耗大