1. PZT压电陶瓷的软性取代(施主掺杂)是在PZT陶瓷中掺入电价比Pb2+高的La3+、Bi3+、Sb3+等离子或电价比Ti4+高的Nb5+、Ta5+、Sb5+、W6+等离子。
掺杂后PZT陶瓷的矫顽场Ec下降,ε、Kp、tgδ增大,Qm下降,抗老化性增强,体电阻率(ρv)增大。
这里的“软”是指加入这些添加物后能使矫顽场强Ec下降,因而在电场或应力作用下,材料性质变“软”。
材料性质变“软”可由应力缓冲效应解释。高价离子取代产生Pb缺位,可缓冲几何形变产生的应力,使得电畴定向激活能下降,电畴容易运动,更容易沿外电场定向。
2. PZT压电陶瓷的硬性取代(受主掺杂)是在PZT陶瓷中掺入电价比Pb2+低的Na+、K+等离子或电价比Ti4+低的Fe2+、Co2+、Ni2+、Cr3+等离子。掺杂后PZT陶瓷的矫顽场Ec增大,ε、Kp、tgδ下降,Qm增大,抗老化性下降,ρv降低。
这里的“硬”是指加入这些添加物后能使矫顽场强EC增大,因而在电场或应力作用下,预极化与去极化均更困难,材料性质变“硬”。
材料性质变“硬”的原因是由于Pb缺位的下降,缓冲作用被削弱,空间电荷密度增大,反向偏置电场容易建立,氧八面体的歪曲,使电畴转向受到更大的阻力。