超声波流量计探头及换能器原理  七十七

具有铁电性的晶体很多，概括起来有三大类：

有机铁电体：包括最早发现的罗谢尔（Rochelle）盐--例如酒石酸钾钠（NaKC4H4O6·H2O，简写为KNT），以及硫酸三甘氨酸（TGS）；氢键无机铁电体：如磷酸二氢钾（KH2PO4，简写为KDP）。

以上两类属于无序-有序型或氢键型铁电体（软铁电体），它们是从无序的极化状态（顺电相，一般在铁电居里温度以上）过渡（降温至居里点以下）到有序极化状态（铁电相）的。

离子铁电体：属于位移型铁电体（硬铁电体），如钛酸钡（BaTiO3）、钛酸铅（PbTiO3）和铌酸锂（LiNbO3）等。这类铁电体从顺电相（此时无压电效应）过渡到铁电相是由于晶体内的子晶格发生了相对位移。下面以钛酸钡为例说明：钛酸钡是钙钛矿型铁电体，其自发极化的出现是由于正离子的子晶格与负离子的子晶格发生了相对位移。

在铁电居里温度Tc以上时，它的晶体结构呈体心立方形，钡离子位于立方体的八个顶角上，氧离子位于六面中心，而钛离子位于晶格中心（体心），如§5.2

节“压电效应的定性解释”中图5.8所示，此时钛酸钡的晶格具有很高的对称性，呈无极分子状态。当温度降到Tc以下时，钡离子和钛离子的子晶格与氧离子的子晶格将发生相对位移（向长轴方向偏离，位移量约达0.1埃），此时钛酸钡晶格转为形状变长的四方晶胞，呈有极分子状态。它的压电机理可见下节的详细说明。

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