压电陶瓷的极化过程是赋予其压电性能的关键步骤。这一过程本质上是利用强直流电场,使陶瓷内部的铁电畴(Domain)沿电场方向有序排列,从而形成宏观的极化强度。
压电陶瓷的极化过程是赋予其压电性能的关键步骤。这一过程本质上是利用强直流电场,使陶瓷内部的铁电畴(Domain)沿电场方向有序排列,从而形成宏观的极化强度。

以下是影响极化效果的三大核心维度:
1、极化电场 (Electric Field)
最关键的因素
必须大于材料的矫顽场才能翻转电畴。
强度要求:通常为矫顽场的 2-3 倍。
过高风险:过高的电场可能导致击穿或产生微裂纹,反而降低性能。
典型值:PZT系常用 3-5 kV/mm。
2、极化温度 (Temperature)
决定畴转向难易
温度直接影响电畴的可动性。
最佳区间:通常在居里温度以下(如 100-150℃)。
作用机制:温度越高,电畴越容易取向,但过高会降低击穿强度。
老化影响:高温极化有助于获得更好的长期稳定性。
3、极化时间 (Time)
保证重排充分度
给电畴足够的时间完成翻转。
一般范围:几分钟到几十分钟不等。
工艺配合:常采用“热油快极化 + 冷油慢冷却”的方式来优化时间效率。
不完全后果:时间过短会导致极化不完全,压电系数下降。

在实际操作中,除了控制上述物理参数,还需要注意以下细节:
电极质量:极化前必须刷银(涂覆导电层),且必须均匀。刷银不良会导致局部电荷聚集,甚至引起陶瓷片击穿。
样品厚度:较厚的样品击穿电场会显著降低,因此需要适当降低极化电压或提高温度。
极化方向:极化完成后需测试极化方向是否垂直于电场 方向,确保后续应用中的信号转换正确。