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1、3.2.3 介电性质介电性质 介电性是一种介电性是一种电场诱导的物理效应电场诱导的物理效应，除去电场，材料内，除去电场，材料内 部的部的电极化电极化随之消失。随之消失。介电性是指在电场作用下介电性是指在电场作用下,材料表现出的材料表现出的对静电能的储对静电能的储 蓄和损耗蓄和损耗的性质。的性质。与介电性有关的性能包括：与介电性有关的性能包括：压电性压电性、热释电性热释电性和和铁电性铁电性。电介质电介质（电绝缘体）在外电场作用下，虽不发生电荷迁移（电绝缘体）在外电场作用下，虽不发生电荷迁移而导电，但会发生而导电，但会发生极化极化（正、负电荷中心发生分离产生电偶正、负电荷中心发生分离产生电偶极矩极
2、矩），这种现象称为），这种现象称为介电性介电性。1.1.电介质的极化电介质的极化 与导体和半导体不同与导体和半导体不同,电介质中的电子都紧紧地束缚在电介质中的电子都紧紧地束缚在它们相应的原子或离子的核周围，不能自由移动。它们相应的原子或离子的核周围，不能自由移动。由于原子核带正电荷，电子带负电荷，所以电介质中由于原子核带正电荷，电子带负电荷，所以电介质中正、负电荷是彼此强烈地束缚着。正、负电荷是彼此强烈地束缚着。当外加电场时，虽然不能使正负电荷挣脱彼此的束缚当外加电场时，虽然不能使正负电荷挣脱彼此的束缚而形成电流，但而形成电流，但正、负电荷会发生微观尺度的相对位移，正、负电荷会发生微观尺度的相
3、对位移，使正、负电荷中心分离使正、负电荷中心分离，这一过程叫做，这一过程叫做电介质的极化电介质的极化。极化后正、负电荷中心分离形极化后正、负电荷中心分离形成成偶极子偶极子，其偶极矩，其偶极矩 pq。偶极矩为一矢量，方向为偶极矩为一矢量，方向为的方的方向，即由负电荷到正电荷向，即由负电荷到正电荷。（1）电子极化电子极化 所有电介质材料均由原子或离子组成，所有电介质材料均由原子或离子组成，而它们又是由原子核及核外电子云组成，而它们又是由原子核及核外电子云组成，所以电子极化存在于所有的固体中。所以电子极化存在于所有的固体中。在某些固体中，如金刚石，由于没有在某些固体中，如金刚石，由于没有离子、偶极及
4、空间电荷极化，电子极化离子、偶极及空间电荷极化，电子极化是唯一的形式。是唯一的形式。对多数电对多数电介介质来说，电子极化产生的质来说，电子极化产生的极化强度极化强度比其它极化方式要小的多。比其它极化方式要小的多。电介质在外电场中电介质在外电场中极化的微观机制极化的微观机制(极化方式极化方式):在外电场作用下原子中带负电荷的电子云相对于带正电的在外电场作用下原子中带负电荷的电子云相对于带正电的 核发生微小位移，使正、负电荷中心分离，产生电偶极矩。核发生微小位移，使正、负电荷中心分离，产生电偶极矩。离子晶体中正、负离子在外电场作用下发生相对位移，离子晶体中正、负离子在外电场作用下发生相对位移，使离
5、子间的键合被拉长，电偶极矩增加。使离子间的键合被拉长，电偶极矩增加。不加电场时，不加电场时，正、负离子间正、负离子间隔均等。加外隔均等。加外电场时，正、电场时，正、负离子相对距负离子相对距离发生变化。离发生变化。晶体内部变化晶体内部变化相互抵消，表相互抵消，表面处正、负离面处正、负离子间距变化导子间距变化导致偶极矩变化。致偶极矩变化。钙钛矿型化合物中，中心钛离子在外钙钛矿型化合物中，中心钛离子在外电场作用下可偏离中心位置，使正负电场作用下可偏离中心位置，使正负电荷中心不重合（分离）产生极化。电荷中心不重合（分离）产生极化。（2 2）离子极化）离子极化离子极化是大多数离子晶体的主要极化机制。离子
6、极化是大多数离子晶体的主要极化机制。（3 3）偶极极化）偶极极化 电介质中的固有偶极矩在外电场作用下沿外电场方向有电介质中的固有偶极矩在外电场作用下沿外电场方向有序化排列，使电偶极矩增加。序化排列，使电偶极矩增加。由极性分子构成的电介质，极性由极性分子构成的电介质，极性分子具有固有偶极矩，未加电场时，分子具有固有偶极矩，未加电场时，分子热运动使固有偶极矩排列杂乱分子热运动使固有偶极矩排列杂乱无章，宏观上不呈极性。无章，宏观上不呈极性。在外电场中，它们转向外电场方在外电场中，它们转向外电场方向，表现出宏观极化现象，其矢量向，表现出宏观极化现象，其矢量和不再为零。和不再为零。偶极极化偶极极化也叫也
7、叫转向极化转向极化，它是极性电介质的一种，它是极性电介质的一种主要极化方式。主要极化方式。（4）空间电荷极化空间电荷极化 在实际的电介质材料中，由于制造工艺和纯度的原因，不可避免在实际的电介质材料中，由于制造工艺和纯度的原因，不可避免地有局部的不均匀性。在外电场作用下，介质中的少量载流子地有局部的不均匀性。在外电场作用下，介质中的少量载流子(自自由电荷由电荷)会发生漂移，它们可能被势阱（如空位、位错、晶界等缺会发生漂移，它们可能被势阱（如空位、位错、晶界等缺陷）捕获，也可能在介质不均匀的夹层处堆积起来形成陷）捕获，也可能在介质不均匀的夹层处堆积起来形成空间电荷空间电荷的积累，这种介质中的积累，
8、这种介质中由于空间电荷的移动形成的电荷分布（从而由于空间电荷的移动形成的电荷分布（从而产生电偶极矩）即是产生电偶极矩）即是空间电荷极化空间电荷极化。常发生在不均匀介质中。常发生在不均匀介质中。空间电荷极化可概括表述为：空间电荷极化可概括表述为：存在于电介质中的少量自由电荷存在于电介质中的少量自由电荷(间隙离子、空位或间隙离子、空位或电子等电子等)受电场作用集聚于晶界、相界、异种物质边界受电场作用集聚于晶界、相界、异种物质边界及晶格畸变等缺陷处而产生的电极化。及晶格畸变等缺陷处而产生的电极化。电解质极化不是瞬间完成的，极化完成所需时间称为电解质极化不是瞬间完成的，极化完成所需时间称为松弛时间松弛
9、时间。按电子极化、离子极化、偶极极化、空间电荷极化按电子极化、离子极化、偶极极化、空间电荷极化的顺序，松弛时间逐渐增大的顺序，松弛时间逐渐增大。以上四种极化机制，某些材料可能全部具有，有些材以上四种极化机制，某些材料可能全部具有，有些材料可能仅有其中的部分极化形式，这取决于电介质材料可能仅有其中的部分极化形式，这取决于电介质材料的性质和制备工艺。料的性质和制备工艺。2.极化强度和极化电荷极化强度和极化电荷 为了表征电介质的极化情况，通常引入为了表征电介质的极化情况，通常引入极化强度极化强度的概念，定义为：的概念，定义为：电介质单位体积内电偶极矩的矢量和电介质单位体积内电偶极矩的矢量和。P=i/
10、V对于由极性分子构成的电介质，对于由极性分子构成的电介质，虽然单个分子偶极矩不等于虽然单个分子偶极矩不等于零，但在通常情况下，由于热运动使各个偶极矩取向完全杂零，但在通常情况下，由于热运动使各个偶极矩取向完全杂乱，单位体积内偶极矩矢量和为零，对外不显示出宏观电荷。乱，单位体积内偶极矩矢量和为零，对外不显示出宏观电荷。置于外电场中极化后，电介质内部单位体积内的净电荷及极置于外电场中极化后，电介质内部单位体积内的净电荷及极化强度为零，但在电介质表面出现化强度为零，但在电介质表面出现宏观电荷宏观电荷 (对于电子极化对于电子极化和离子极化，情况完全相似和离子极化，情况完全相似)，这些电荷称为，这些电荷
11、称为极化电荷极化电荷。电子极化电子极化离子极化离子极化 极化电荷是束缚在分子、原子或离子内的，不能远离其所极化电荷是束缚在分子、原子或离子内的，不能远离其所属的分子、原子或离子，所以又称属的分子、原子或离子，所以又称束缚电荷束缚电荷，而一般导体，而一般导体所带的电荷，可以在导体内自由运动，所以称所带的电荷，可以在导体内自由运动，所以称自由电荷自由电荷。电介质极化后电介质极化后内部极化电荷内部极化电荷为零，所以，极化强度直接与为零，所以，极化强度直接与表面极化电荷表面极化电荷有关，有关，极化强度等于极化电荷的面密度极化强度等于极化电荷的面密度。极化电荷：极化电荷：电介质在外电场中极化后，在垂直于
12、外电场电介质在外电场中极化后，在垂直于外电场 的表面上出现的电荷的表面上出现的电荷。对平板真空电容器，对平板真空电容器，极板面积为极板面积为A，极板间距为，极板间距为d,当接上电源充电至极板间电压当接上电源充电至极板间电压为为V，极板上产生的电荷为，极板上产生的电荷为Q0,Q0与与V成正比，成正比，Q0=C0V，C0为比例系数，称为比例系数，称真空电容真空电容。当在真空电容中插入电介当在真空电容中插入电介质后，由于电介质材料发质后，由于电介质材料发生极化，在相同的电压生极化，在相同的电压V下，电容器极板上储存的下，电容器极板上储存的电荷量增加了电荷量增加了Q1,总量为总量为 Q0+Q1，则：则
13、：Q0+Q1=CV，C为置入电介质后平板电为置入电介质后平板电容器的电容。容器的电容。Q0+Q1极化电荷激发电场使极板间电场极化电荷激发电场使极板间电场改变，极板上的电荷发生变化。改变，极板上的电荷发生变化。r=，C=rC0 上式表明，上式表明，电电介介质质的介的介电电常数常数r 越大，相越大，相应应的的电电容就越大。容就越大。真空中真空中r=1，电电介介质质的的r则则都大于都大于1。大多数离子型固体的大多数离子型固体的r在在 5 10。真空真空电电容器中插入容器中插入电电介介质质后，极板上后，极板上电电荷增量荷增量Q1，应应与与电电介介质质极化的束极化的束缚电缚电荷数相当荷数相当。极化极化强
14、强度度 P=式中，式中，Q1 为电为电介介质质表面的束表面的束缚电缚电荷，荷，d 为为正、正、负负束束缚电缚电荷荷间间距；距；Q1d 可看成可看成总电总电偶极矩，偶极矩，V 为为体体积积。上式表明：上式表明：束束缚电缚电荷面密度即极化荷面密度即极化强强度。度。C与与C0的比的比值值称称为为相相对对介介电电常数，常数，r ，即：，即：电介质材料主要用于制造电容器，对其要求是：电介质材料主要用于制造电容器，对其要求是：介电常数介电常数r r 尽可能大，而介质损耗尽量小尽可能大，而介质损耗尽量小。介质损耗介质损耗：指电介质在电场作用下，单位时间内因发热：指电介质在电场作用下，单位时间内因发热而消耗的
15、能量。而消耗的能量。介质损耗包括介质损耗包括：漏导损耗漏导电流使介质发热而消耗的能量。漏导损耗漏导电流使介质发热而消耗的能量。极化损耗电介质极化所消耗的能量。极化损耗电介质极化所消耗的能量。介质损耗与材料的内部结构密切相关：介质损耗与材料的内部结构密切相关：结构紧密、化学键强的材料，介质损耗小；结构紧密、化学键强的材料，介质损耗小；结构不紧密结构不紧密、有缺陷的材料介质损耗大。、有缺陷的材料介质损耗大。3.2.4压电性（效应）压电性（效应）在石英晶体在石英晶体X、Y轴方向上施加机械应力（拉力或压力）轴方向上施加机械应力（拉力或压力）时，在力方向的垂直平面上会出现数量相等、符号相反时，在力方向的
16、垂直平面上会出现数量相等、符号相反的的束缚电荷束缚电荷，且在一定范围内电荷面密度与作用力成正，且在一定范围内电荷面密度与作用力成正比，作用力反向时，表面荷电性质也反号。这种现象称比，作用力反向时，表面荷电性质也反号。这种现象称之为之为压电效应压电效应。石英晶体是各向异性石英晶体是各向异性材料，不同晶向具有材料，不同晶向具有各异的物理特性。各异的物理特性。压电效应是一种机械能与电能互换的现象压电效应是一种机械能与电能互换的现象 正压电效应正压电效应：当晶体受到机械力作用时，一定方向的表：当晶体受到机械力作用时，一定方向的表面会产生束缚电荷，其电荷密度大小与所加应力的大小面会产生束缚电荷，其电荷密
17、度大小与所加应力的大小成线性关系。这种由机械力作用而产生电的效应称为成线性关系。这种由机械力作用而产生电的效应称为正正压电效应。压电效应。若将外力去掉，若将外力去掉，带电状态消失带电状态消失 逆压电效应逆压电效应：晶体在外电场作用下，某些方向上会产生形：晶体在外电场作用下，某些方向上会产生形变（伸长、缩短）现象，且形变与电场强度成线性关系。变（伸长、缩短）现象，且形变与电场强度成线性关系。这种由电作用而产生机械运动的效应称为逆压电效应。这种由电作用而产生机械运动的效应称为逆压电效应。正、逆压电效应正、逆压电效应统称为压电效应。统称为压电效应。具有压电效应的晶具有压电效应的晶体称为体称为压电晶体
18、压电晶体。如：石英、钛酸钡、如：石英、钛酸钡、锆钛酸铅等。锆钛酸铅等。压电晶体产生压电效应的原因压电晶体产生压电效应的原因 正压电效应的表现是晶体受力后在特定表面上产生束缚电荷正压电效应的表现是晶体受力后在特定表面上产生束缚电荷。石英晶体产生压电效应的机理石英晶体产生压电效应的机理晶体不受外力作用时晶体不受外力作用时，正、负电荷重心重合，整个晶体的总电偶极矩，正、负电荷重心重合，整个晶体的总电偶极矩为零，晶体表面的电荷亦为零。为零，晶体表面的电荷亦为零。当沿某一方向上施以机械力时当沿某一方向上施以机械力时,晶体就会由于形变改变离子的相对位置，晶体就会由于形变改变离子的相对位置，导致正、负电荷重
19、心分离（产生极化），产生净电偶极矩，导致正、负电荷重心分离（产生极化），产生净电偶极矩，同时引起表面荷电。同时引起表面荷电。受压缩力与拉伸力时所引起晶体表面带电的符号正好相反。受压缩力与拉伸力时所引起晶体表面带电的符号正好相反。石英晶体产生压电效应示意图石英晶体产生压电效应示意图正压电效应：正压电效应：机机械械力力质质点点位位置置变变化化正正负负电电重重心心分分离离产生净电偶极矩产生净电偶极矩表面荷电表面荷电逆压电效应：逆压电效应：电电场场作作用用引引起起极极化化正正负负电电重重心心分分离离质质点位置变化点位置变化产生形变产生形变逆压电效应产生的机理：逆压电效应产生的机理：若将一块压电晶体置于
20、外电场中，由于电场的作用会引起若将一块压电晶体置于外电场中，由于电场的作用会引起晶体的极化，正、负电荷重心的位移将导致晶体形变。晶体的极化，正、负电荷重心的位移将导致晶体形变。压电效应与晶体结构对称性的关系压电效应与晶体结构对称性的关系 有对称中心的晶体有对称中心的晶体受到应力作用时，只要作用力没有破坏其对称中受到应力作用时，只要作用力没有破坏其对称中心的结构，内部发生均匀的变形，仍然保持质点间对称排列，没有心的结构，内部发生均匀的变形，仍然保持质点间对称排列，没有不对称的相对位移，正负电荷重心不发生分离，不产生极化，总电不对称的相对位移，正负电荷重心不发生分离，不产生极化，总电偶极矩仍为零，
21、晶体表面不显示电性，无压电效应。偶极矩仍为零，晶体表面不显示电性，无压电效应。凡是具有对称中心的晶体凡是具有对称中心的晶体,都不具有压电效应。都不具有压电效应。若晶体无对称中心若晶体无对称中心，质点排列不对称，在应力作用下，质点排列不对称，在应力作用下，由于发生不对称的相对位移，结果就产生了新的电偶极由于发生不对称的相对位移，结果就产生了新的电偶极矩，呈现压电效应。矩，呈现压电效应。压电晶体结构中必须含有分别带正电荷和压电晶体结构中必须含有分别带正电荷和 负电荷的质点。负电荷的质点。即：即：压电晶体必须是离子性压电晶体必须是离子性 晶体或由离子团组成的分子晶体。晶体或由离子团组成的分子晶体。压
22、电晶体的共同特点是都具有极轴。压电晶体的共同特点是都具有极轴。晶体极轴晶体极轴：两端不能借助于晶体两端不能借助于晶体所具有的对称要素的作所具有的对称要素的作用而相互重合的轴线。用而相互重合的轴线。压电陶瓷压电陶瓷 单晶体压电材料制造费用昂贵，限制了其广泛应用。单晶体压电材料制造费用昂贵，限制了其广泛应用。当材料制成陶瓷后，因为陶瓷是一种当材料制成陶瓷后，因为陶瓷是一种多晶复合体多晶复合体，组成，组成它的细小晶粒取向紊乱，各晶粒的压电效应会因此相互抵它的细小晶粒取向紊乱，各晶粒的压电效应会因此相互抵消，从而显不出宏观的压电性。消，从而显不出宏观的压电性。如果将这一类陶瓷（如如果将这一类陶瓷（如B
23、aTiO3）预先经过强直流电场）预先经过强直流电场预极化预极化，使其内部各晶粒的，使其内部各晶粒的偶极矩偶极矩都尽可能沿外电场方向都尽可能沿外电场方向取向，则整个陶瓷材料就会呈现出极化效应，也就具有压取向，则整个陶瓷材料就会呈现出极化效应，也就具有压电性能。电性能。具有压电效应的陶瓷具有压电效应的陶瓷称为称为压电陶瓷。压电陶瓷。压电陶瓷的极化压电陶瓷的极化未极化未极化电极化电极化尽管压电陶瓷由于各晶粒的不规则分布，使得有些晶粒中的极化轴尽管压电陶瓷由于各晶粒的不规则分布，使得有些晶粒中的极化轴并不能极化到与外电场方向完全一致，仍有一定角度的偏差，但是并不能极化到与外电场方向完全一致，仍有一定角
24、度的偏差，但是压电陶瓷与压电晶体相比，具有容易加工、适于大量生产、价格便压电陶瓷与压电晶体相比，具有容易加工、适于大量生产、价格便宜、压电特性可以通过掺杂加以控制等特点，故仍不失其实用价值。宜、压电特性可以通过掺杂加以控制等特点，故仍不失其实用价值。压电材料的应用压电材料的应用压电效应已被广泛地应用于近代技术中：压电效应已被广泛地应用于近代技术中：利用正压电效应可将机械振动变为电振荡利用正压电效应可将机械振动变为电振荡。如：电声器件、谐振器、声纳、拾音器、如：电声器件、谐振器、声纳、拾音器、打火石（自动点火装置）等。打火石（自动点火装置）等。利用逆压电效应可将交流电流变为声波。利用逆压电效应可
25、将交流电流变为声波。如：超声波发生器，声波探测仪。如：超声波发生器，声波探测仪。压电材料还广泛用于压电传感元件中。压电材料还广泛用于压电传感元件中。如：地震传感器，测量力及速度等的元件。如：地震传感器，测量力及速度等的元件。压电式传感器是以物质的压电效应为基础压电式传感器是以物质的压电效应为基础实现能量转换。实现能量转换。声呐是英文缩写声呐是英文缩写“SONAR”的音译，其中文全称为：声音导航与测距，的音译，其中文全称为：声音导航与测距，Sound Navigation And Ranging”，是一种是一种利用声波在水下的传播特性，利用声波在水下的传播特性，通过电声转换和信息处理通过电声转换
26、和信息处理，完成水下，完成水下探测、定位探测、定位和和通讯通讯的电子设备。的电子设备。按工作方式可分为主动声呐和被动声呐：按工作方式可分为主动声呐和被动声呐：主动声呐：主动发射声波主动声呐：主动发射声波“照射照射”目标，而后接目标，而后接收水中目标反射的回波以测定目标的参数。它主收水中目标反射的回波以测定目标的参数。它主动地发射超声波，然后收测回波进行计算，适用动地发射超声波，然后收测回波进行计算，适用于探测冰山、暗礁、沉船、海深、鱼群、水雷和于探测冰山、暗礁、沉船、海深、鱼群、水雷和关闭了发动机的隐蔽的潜艇关闭了发动机的隐蔽的潜艇。被动声呐：被动接收舰船等水中目标产生的辐射被动声呐：被动接收
27、舰船等水中目标产生的辐射噪声和水声设备发射的信号，以测定目标的方位。噪声和水声设备发射的信号，以测定目标的方位。它收听目标发出的噪声，判断出目标的位置和某它收听目标发出的噪声，判断出目标的位置和某些特性，特别适用于不能发声暴露自己而又要探些特性，特别适用于不能发声暴露自己而又要探测敌舰活动的潜艇。测敌舰活动的潜艇。3.2.5 3.2.5 热释电性热释电性(效应效应)在压电晶体中有部分晶体，当温度改变或有温度在压电晶体中有部分晶体，当温度改变或有温度作用时也可使极化发生变化，产生表面荷电现象，作用时也可使极化发生变化，产生表面荷电现象，这就是这就是热释电性热释电性。具有热释电性的晶体称为具有热释
28、电性的晶体称为热释电晶体热释电晶体。热释电晶体在受热的情况下沿某方向产生表面热释电晶体在受热的情况下沿某方向产生表面束缚电荷的现象称为束缚电荷的现象称为热释电效应热释电效应。产生原因产生原因：晶体中存在自发极化。：晶体中存在自发极化。在通常情况下，晶体自发极化所产生的表面束缚电荷被来自大气中在通常情况下，晶体自发极化所产生的表面束缚电荷被来自大气中附集于晶体表面上的自由电荷所屏蔽，晶体的电偶极矩并没有表现出来。附集于晶体表面上的自由电荷所屏蔽，晶体的电偶极矩并没有表现出来。当温度升高时，由于热膨胀，使得结构内原来就不相重合的正负电荷当温度升高时，由于热膨胀，使得结构内原来就不相重合的正负电荷中
29、心进一步发生相对位移，固有偶极矩也随之改变，由固有偶极产生的中心进一步发生相对位移，固有偶极矩也随之改变，由固有偶极产生的表面束缚电荷也发生改变，导致极化增强，当这类表面束缚电荷还未来表面束缚电荷也发生改变，导致极化增强，当这类表面束缚电荷还未来得及吸引大气中的自由电荷使它重新被屏蔽时，就表现出在受热情况下得及吸引大气中的自由电荷使它重新被屏蔽时，就表现出在受热情况下晶体表面带有电荷的现象。晶体表面带有电荷的现象。自发极化自发极化与与感应极化感应极化自发极化自发极化不是由外电场作用而产生的，而是由于物质本身不是由外电场作用而产生的，而是由于物质本身结构引起的在某个方向上正、负电荷重心不重合而固
30、有的。结构引起的在某个方向上正、负电荷重心不重合而固有的。感应极化感应极化是由外电场作用产生的，没有外电场极化消失。是由外电场作用产生的，没有外电场极化消失。产生压电效应时，机械力引起的正、负电荷中心的相产生压电效应时，机械力引起的正、负电荷中心的相对位移在不同的方向上一般是不等的。对位移在不同的方向上一般是不等的。而晶体在受热时的膨胀在各个方向却是同时发生，并而晶体在受热时的膨胀在各个方向却是同时发生，并且在相互对称的方向上必定具有相同的线膨胀系数，也且在相互对称的方向上必定具有相同的线膨胀系数，也就是说，在这些方向上所引起的正、负电荷中心的相对就是说，在这些方向上所引起的正、负电荷中心的相
31、对位移都是相等的。位移都是相等的。产生条件：产生条件：具有热释电效应的晶体都具有自发极化。具有热释电效应的晶体都具有自发极化。它与压电体一样要求晶体不具有对称中心。它与压电体一样要求晶体不具有对称中心。而且只有唯一的一个极轴。而且只有唯一的一个极轴。受热时石英晶体在受热时石英晶体在x1,x2,x3 三个方向上，正负电荷中心的位三个方向上，正负电荷中心的位移程度是相同的。从每个轴向看，显然电偶极矩有变化，移程度是相同的。从每个轴向看，显然电偶极矩有变化，但总的正、负电荷中心并没发生位移，故总电偶极矩没有但总的正、负电荷中心并没发生位移，故总电偶极矩没有变化，不显示热释电性。变化，不显示热释电性。
32、石英不产生热释电效应的示意图石英不产生热释电效应的示意图 若晶体中存在唯一的与其它任何方向不同的若晶体中存在唯一的与其它任何方向不同的极化轴时，就有可能在这一方向上发生与其他方极化轴时，就有可能在这一方向上发生与其他方向上程度不同的热膨胀，引起晶体总偶极矩发生向上程度不同的热膨胀，引起晶体总偶极矩发生改变，并在该方向上出现热释电效应。改变，并在该方向上出现热释电效应。六方六方ZnS结构特点：结构特点：S2-作六方密堆作六方密堆积积，Zn2+相相间间占据一半的占据一半的四面体空隙，从而自四面体空隙，从而自成一套密成一套密积积六方点六方点阵阵。其其结结构可看成是构可看成是S2-和和Zn2+两套点两
33、套点阵阵沿沿C轴轴方向相方向相对对位移一定距位移一定距离构成。离构成。纤锌矿纤锌矿(六方六方ZnS)ZnS)具有热释电效应原因分析具有热释电效应原因分析纤锌矿结构在（纤锌矿结构在（010）面上的投影及沿）面上的投影及沿C轴方向的极化轴方向的极化S2-和和Zn2+相互交替排列构成正、负离子层。每层离子数相同。且都与相互交替排列构成正、负离子层。每层离子数相同。且都与C轴垂直。每一层或者全部是正离子或者全部是负离子，形成一系列极性轴垂直。每一层或者全部是正离子或者全部是负离子，形成一系列极性键。键。C轴就相当于一个极化轴，加热时，与轴就相当于一个极化轴，加热时，与C轴平行方向的两端会出现正、轴平行
34、方向的两端会出现正、负电荷。因而六方负电荷。因而六方ZnS具有热释电效应。具有热释电效应。主要热释电材料主要热释电材料热释电晶体：热释电晶体：硫酸三甘氨酸（硫酸三甘氨酸（TGS）晶体，）晶体，分子式分子式（NH2CH2COOH）3H2SO4。热释电热释电陶瓷：（陶瓷：（也需予极化也需予极化处处理理）铌铌酸酸锶钡锶钡（Sr2,Ba）2Nb2O6(SBN)、铌铌酸酸锂锂LiNbO3、钽钽酸酸锂锂LiTaO3、锗锗酸酸铅铅Pb5Ge3O11、锆钛锆钛酸酸铅镧铅镧（PLZT）、）、掺杂掺杂的的钛钛酸酸铅铅PbTiO3等。等。主要是作为主要是作为热释电探测器热释电探测器来探测红外辐射，广来探测红外辐射，广泛用在辐射计、红外光谱、热成象管及红外激光泛用在辐射计、红外光谱、热成象管及红外激光探测器上。探测器上。其原理是热释电材料受到激光或红外线辐照后其原理是热释电材料受到激光或红外线辐照后温度发生变化，并转化成电讯号。温度发生变化，并转化成电讯号。可很灵敏地检测辐射剂量等，可用于可很灵敏地检测辐射剂量等，可用于防盗报警防盗报警及测温及测温等方面。等方面。热释电材料的用途热释电材料的用途