pa25lew压电陶瓷的参数(具体参数有哪些)

3小时前2025-09-11 11:38:47

技术部张工

LED技术

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压电陶瓷，尤其是像PA25LEW这样的型号，是现代科技中非常重要的一种材料。当你想要了解它的性能和应用时，最关键的就是掌握它的各项参数。这些参数就像是它的“身份证”，告诉你它能做什么，做得怎么样。

📖 本文目录

什么是PA25LEW压电陶瓷？
PA25LEW压电陶瓷的核心参数有哪些？
深入理解PA25LEW压电陶瓷的关键参数
介电常数：PA25LEW的“容纳”能力
压电常数（d33, d31）：PA25LEW的“灵敏度”
机电耦合系数（kp, kt, k33）：PA25LEW的“转换效率”
居里温度（Tc）：PA25LEW的“耐热极限”
机械品质因数（Qm）：PA25LEW的“振动纯度”
损耗角正切（tanδ）：PA25LEW的“电能损耗”
PA25LEW压电陶瓷的应用场景
如何选择合适的PA25LEW压电陶瓷？
常见问题解答
PA25LEW压电陶瓷的主要特点是什么？
压电陶瓷的居里温度有什么意义？
机电耦合系数高有什么好处？

什么是PA25LEW压电陶瓷？

PA25LEW通常指的是一种软性压电陶瓷材料，它属于PZT（钛酸锆酸铅）系列。这类材料以其优异的压电性能而闻名，也就是在施加机械应力时产生电荷，或者在施加电场时发生形变。PA25LEW因其高介电常数和高机电耦合系数，在许多应用中都表现出色。了解它的具体参数，能帮助你更好地选择和使用它。

PA25LEW压电陶瓷的核心参数有哪些？

压电陶瓷的参数很多，但有些是最核心、最能体现其性能的。我们来逐一看看这些关键数据。请注意，以下表格中的数值为PA25LEW或类似软性PZT陶瓷的典型值，具体到不同生产厂家，数值可能会有细微差异，以实际产品规格书为准。

参数类别	参数名称	符号	典型值范围	单位	简单解释与意义
电学参数	介电常数（相对）	εr	2800 - 3500	无	表示材料存储电荷的能力。数值越高，通常电容越大。
	损耗角正切	tanδ	< 0.005	无	表示材料在交变电场下的能量损耗。数值越低越好，损耗越小。
	居里温度	Tc	180 - 220	℃	压电效应消失的温度。高于此温度，材料将失去压电性。
	剩余极化强度	Pr	0.25 - 0.35	C/m²	撤去电场后材料保留的极化强度，反映材料的稳定性。
	矫顽场强	Ec	0.8 - 1.2	kV/mm	使材料极化方向反转所需的电场强度。
	密度	ρ	7.7 - 7.8	g/cm³	材料的质量密度，影响器件的重量和声阻抗。
	电阻率	ρv	> 10^12	Ω·cm	材料的导电性能，数值越高，绝缘性越好。
压电参数	压电常数（纵向）	d33	550 - 650	pC/N	施加单位力产生电荷量，或施加单位电场产生的纵向形变。数值越高，灵敏度越高。
	压电常数（横向）	d31	-200 - -250	pC/N	施加单位力产生电荷量，或施加单位电场产生的横向形变。
	压电电压常数（纵向）	g33	25 - 30	mV·m/N	施加单位力产生电压，或施加单位电场产生的形变。数值越高，输出电压越高。
	压电电压常数（横向）	g31	-8 - -10	mV·m/N	施加单位力产生电压，或施加单位电场产生的形变。
机电耦合系数	径向耦合系数	kp	0.60 - 0.65	无	能量转换效率，用于圆片振动模式。数值越高，能量转换效率越高。
	厚度耦合系数	kt	0.48 - 0.52	无	能量转换效率，用于厚度振动模式。
	纵向耦合系数	k33	0.70 - 0.75	无	能量转换效率，用于纵向振动模式。
机械参数	机械品质因数	Qm	60 - 80	无	表示材料的谐振锐度，或能量损耗。数值越高，谐振越尖锐，损耗越小。
	弹性柔顺系数（常电场）	sE11	15 - 18	pm²/N	材料在电场恒定下的弹性形变能力。
	弹性柔顺系数（常电场）	sE33	18 - 22	pm²/N	材料在电场恒定下的弹性形变能力。
	声速（厚度模式）	vL	~4000	m/s	声波在材料中传播的速度。
其他参数	工作温度范围		-40 - 150	℃	推荐的正常工作温度范围。
	老化率（d33）		< 1.0% / decade	%/decade	压电常数随时间衰减的速率。数值越低越好。

深入理解PA25LEW压电陶瓷的关键参数

了解了这些参数，我们再来具体看看它们对PA25LEW压电陶瓷的性能和应用意味着什么。

介电常数：PA25LEW的“容纳”能力

介电常数（εr）衡量的是材料存储电荷的能力。对于PA25LEW这类软性压电陶瓷，其介电常数通常较高。这意味着它在作为电容器介质时，可以在较小的体积内存储更多的电荷。在超声波换能器中，高介电常数有助于降低换能器的阻抗，使其更容易与驱动电路匹配，从而提高效率。

压电常数（d33, d31）：PA25LEW的“灵敏度”

pa25lew压电陶瓷的参数具体参数有哪些

压电常数是衡量压电材料核心性能的关键指标。

d33（纵向压电常数）：表示当你在陶瓷片厚度方向施加单位压力时，它能产生多少电荷；或者当你在厚度方向施加单位电压时，它能产生多少厚度方向的形变。PA25LEW的d33值很高，这使其在需要高灵敏度传感（如力传感器、振动传感器）或大位移输出（如精密驱动器、微泵）的应用中表现出色。
d31（横向压电常数）：与d33类似，但描述的是当在厚度方向施加电压时，材料在径向（横向）的形变。d31通常为负值，表示在厚度方向拉伸时，径向会收缩。

机电耦合系数（kp, kt, k33）：PA25LEW的“转换效率”

机电耦合系数（通常表示为k值，如kp、kt、k33）是衡量压电材料将机械能转换为电能，或将电能转换为机械能的效率。它的值介于0到1之间，数值越高，转换效率越高。

kp（径向耦合系数）：常用于描述圆盘状压电陶瓷在径向振动时的耦合效率，在谐振器和滤波器中很重要。
kt（厚度耦合系数）：用于描述厚度振动模式的效率，对超声波换能器的设计至关重要。
k33（纵向耦合系数）：描述纵向振动模式的效率。

PA25LEW的高机电耦合系数意味着它能更有效地进行能量转换，这对于要求高能量输出的换能器（如超声波清洗、雾化器）或高能量收集效率的能量采集器来说非常有利。

居里温度（Tc）：PA25LEW的“耐热极限”

居里温度是压电材料失去压电性能的最高温度。当温度超过居里温度时，材料的晶体结构会发生变化，失去极化状态，从而不再表现出压电效应。PA25LEW的居里温度通常在200℃左右，这意味着它不适合在长期高温环境下工作。在设计使用PA25LEW的器件时，必须考虑工作环境的温度，确保其低于居里温度，以保证性能稳定。

机械品质因数（Qm）：PA25LEW的“振动纯度”

机械品质因数（Qm）表示材料在谐振时的能量损耗大小。Qm值越高，谐振峰越尖锐，能量损耗越小，振动越“纯净”。

高Qm：适用于需要窄带宽、高Q值的应用，如滤波器、谐振器，以及需要高振幅输出的超声波驱动器（如超声波清洗、焊接），因为它能减少发热。
低Qm：适用于需要宽带宽的应用，如超声波探伤、宽频带传感器，但能量损耗相对较大。

PA25LEW通常属于中低Qm的软性压电陶瓷，这使得它在传感和宽带发射应用中表现良好，但在高功率、连续工作的谐振应用中，需要注意散热问题。

损耗角正切（tanδ）：PA25LEW的“电能损耗”

损耗角正切是衡量材料在交变电场下能量损耗的指标。数值越小，表示材料的电能损耗越低，发热越少。对于压电陶瓷而言，低的tanδ意味着更高的电能利用率，这在需要高效率、低发热的应用中非常重要。PA25LEW的tanδ通常很低，这对其在高频应用中的表现很有利。

PA25LEW压电陶瓷的应用场景

了解了这些参数，你就能更好地理解PA25LEW压电陶瓷为什么在以下领域得到广泛应用：

超声波换能器：如超声波探头、水下声呐、流量计、液位计、超声波雾化器、超声波清洗器等。其高d33和高机电耦合系数使其能高效地将电能转换为声能，或将声能转换为电能。
传感器：如振动传感器、加速度计、冲击传感器、压力传感器、力传感器。高d33意味着高灵敏度，能够精确地检测微小的机械变化。
执行器/驱动器：如精密定位器、微泵、阀门驱动、喷墨打印头。通过施加电压产生精确的形变，实现微米级的位移控制。
医疗设备：如超声诊断、理疗设备中的换能元件。
声学设备：如麦克风、扬声器、蜂鸣器。

如何选择合适的PA25LEW压电陶瓷？

选择PA25LEW压电陶瓷时，你需要根据你的具体应用需求来权衡各项参数：

如果你需要高灵敏度的传感器或大位移的执行器：优先考虑d33值高的PA25LEW。
如果你需要高能量转换效率的换能器：关注机电耦合系数（kp, kt, k33）高的型号。
如果你在高温环境下使用：虽然PA25LEW的居里温度相对较高，但还是要确保工作温度远低于居里温度，以保证长期稳定性。对于极高温度环境，可能需要考虑其他类型的压电材料。
如果你关心器件的发热或谐振特性：机械品质因数Qm和损耗角正切tanδ是重要的参考指标。高Qm和低tanδ意味着更小的能量损耗和更低的温升。
如果你对器件的尺寸和频率有要求：密度和声速会影响谐振频率和器件尺寸。

总之，没有“最好”的参数组合，只有“最适合”你应用的参数组合。仔细阅读供应商提供的PA25LEW详细规格书，并结合你的设计需求进行选择。