人們發現有少數壓電晶體由于本身內部的特殊結構，即使在沒有外加電場的情況下，本身已經是極化了的，這些極化稱為自發極化，而且當給這種晶體施加電場時，自發極化就會沿電場方向取向，如果電場反向，自發極化就會跟著反向，如果電場去除，自發極化基本上沿著原來的電場方向。我們可以把它的極化情況與外加電場來作圖，在物理學上凡出現迴線特性的物質都“姓”鐵，例如鐵磁體、鐵彈體，這里極化與外加電場間出現迴線的晶體，人們就稱它為鐵電晶體。

1、鐵電效應

某些電介質可自發極化，在外電場作用下自發極化能重新取向的現象稱鐵電效應。具有這種性能的陶瓷稱鐵電陶瓷。鐵電陶瓷具有電滯回線和居里溫度。在居里溫度點，晶體由鐵電相轉變為非鐵電相，其電學、光學、彈性和熱學等性質均出現反常現象，如介電常數出現極大值。1941年美國首先制成介電常數高達1100的鈦酸鋇鐵電陶瓷。

2、鐵電陶瓷的特性

（1）在一定溫度范圍內存在自發極化，當高于某一居里溫度時，自發極化消失，鐵電相變為順電相；

（2）存在電疇；

（3）發生極化狀態改變時，其介電常數-溫度特性發生顯著變化，出現峰值，并服從居里-外斯定律；

（4）極化強度隨外加電場強度而變化，形成電滯回線；

（5）介電常數隨外加電場呈非線性變化；

（6）在電場作用下產生電致伸縮或電致應變。

3、鐵電陶瓷的生產工藝

鐵電陶瓷的制造工藝大致相同。例如，鈦酸鋇系陶瓷用超純、超細的等摩爾碳酸鋇和二氧化鈦原料混合均勻，在1150°C左右預燒成鈦酸鋇。加入少量為改善工藝和電性能所需要的附加劑，如產生陽離子缺位的三價鑭、三價鉍或五價鈮離子附加劑，產生氧離子空位的三價鐵、三價鈧或三價鋁離子，置換鋇離子使晶格畸變的二價鍶離子以及生成液相、降低燒成溫度的氧化鎂或二氧化錳等附加劑。經過粉磨或其他方法充分混合，用干壓、輥壓或擠壓等方法成型，再在1350°C左右的氧化氣氛中燒成。還可采用熱壓燒結，高溫等靜壓燒結等方法，以提高產品的質量。

4、鐵電陶瓷的作用

常見的鐵電陶瓷多屬鈣鈦礦型結構，如鈦酸鋇（BaTiO3）陶瓷及其固溶體，也有鎢青銅型、含鉍層狀化合物和燒綠石型等結構。利用鐵電陶瓷的高介電常數可制作大容量的陶瓷電容器；利用其壓電性可制作各種壓電器件；利用其熱釋電性可制作紅外探測器；通過適當工藝制成的透明鐵電陶瓷具有電控光特性，利用它可制作存貯，顯示或開關用的電控光特性。通過物理或化學方法制備的PZT、PLZT等鐵電薄膜，在電光器件、非揮發性鐵電存儲器件等有重要用途。

鈣鈦礦結構

4、鐵電陶瓷的用途

鐵電陶瓷的特性決定了它的用途。利用其高介電常數，可以制作大容量的電容器、高頻用微型電容器、高壓電容器、疊層電容器和半島體陶瓷電容器等，電容量可高達0.45μF/cm2。利用其介電常數隨外電場呈非線性變化的特性，可以制作介質放大器和相移器等。

利用其熱釋電性，可以制作紅外探測器等。此外，還有一種透明鐵電陶瓷，例如氧化鉛（鑭）、氧化鋯（鈦）系透明陶瓷，具有電光效應（即其電疇狀態的變化，伴隨有光學性質的改變）。通過外加電場對其電疇狀態的控制、產生電控雙折射、電控光散射、電誘相變和電控表面變形等特性。可用于制造光閥、光調制器、光存貯器、光顯示器、光電傳感器、光譜濾波器、激光防護鏡和熱電探測器等。

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