压电陶瓷Cole-Cole 图的解读以及常见问题及注意事项
来源:佰力博 | 作者:BALAB | 发布时间: 1天前 | 1 次浏览 | 分享到:
Cole-Cole 图是阻抗谱(EIS)的一种二维表示方式,横坐标为阻抗的实部 Z′(电阻),纵坐标为阻抗的虚部 Z′′(电抗)。在压电陶瓷的介电/机械耦合测量中,Cole-Cole 图能够直观展示材料在不同频率下的弛豫行为和等效电路特征。单个半圆形(Debye 弛豫)对应一个主导的极化过程;出现多个半圆或偏斜的弧线则提示存在多重弛豫或导电/界面效应。

Cole-Cole 图是阻抗谱(EIS)的一种二维表示方式,横坐标为阻抗的实部 Z′(电阻),纵坐标为阻抗的虚部 Z′′(电抗)。在压电陶瓷的介电/机械耦合测量中,Cole-Cole 图能够直观展示材料在不同频率下的弛豫行为和等效电路特征。单个半圆形(Debye 弛豫)对应一个主导的极化过程;出现多个半圆或偏斜的弧线则提示存在多重弛豫或导电/界面效应
一、如何解读压电陶瓷的Cole-Cole图
1、半圆数量
单半圆→主要由晶粒内部电导决定,材料结构相对均匀。
双半圆→同时出现晶粒和晶界两种弛豫,常见于掺杂或烧结不均的陶瓷。
2、半圆大小(直径)‍
直径越大→总阻抗越高,材料电导越低。
随温度升高直径减小,说明电阻随热激活而下降。
3、圆心位置
圆心在实轴上→纯Debye弛豫(α=0)。
圆心下沉→非Debye弛豫,α>0,弛豫时间分布更宽。
4、等效电路拟合
通过R‖CPE或R‖C的组合,可定量得到晶粒/晶界电阻、电容以及分布指数 。
拟合曲线与实验点的吻合度(误差< 5 %)可验证模型的合理性。
二、压电陶瓷
Cole-Cole 图常见问题与注意事项
1、出现不完整的半圆:检查电极接触是否良好,或考虑样品内部存在多重弛豫,使用多电路模型进行分段拟合。
2、高温下信号噪声大:使用屏蔽线、降低测量电压幅度,或在测量前进行仪器自校准。
3、Cole-Cole图偏离原点:可能是寄生电感/电容导致的偏移,需在等效电路中加入相应的L或C元件进行补偿。
4、不同频段出现不同弧线:说明材料在低频受导电/界面效应支配,高频受本征介电极化支配,建议分别分析并报告。