常用的压电材料大体可分为3类：单晶陶瓷、压电陶瓷和有机压电薄膜。

（1）单晶陶瓷

压电单晶为单晶体，常用的有α⁃石英（SiO2）、铌酸锂（LiNbO3）、钽酸锂（LiTaO3）等。石英是应用最广的压电单晶。石英晶体分为天然石英和人造石英。石英价格便宜、机械强度较好、时间稳定性及温度稳定性都较好，但压电常数较小。其他的压电单晶的压电常数较大，为石英的2.5～3.5倍，但价格较贵。水溶性压电晶体，如酒石酸钾钠（NaKO4H4O5·4H2O）虽然压电常数较高，但易受潮、机械强度低、电阻率低、性能不稳定。

石英晶体产生压电效应的机理如图3.36所示。石英晶体是一种二氧化硅（SiO2）结晶体，在每个晶体单元中，它具有3个硅原子和6个氧原子，而氧原子是成对靠在一起的。每个硅原子带4个单位正电荷，每个氧原子带两个单位负电荷。在晶体单元中，硅、氧原子排列成六边形，产生的极化效应互相抵消，故整个晶体单元呈中性。如图3.36（a）所示，沿x轴方向施加力Fx时，单元中，硅、氧原子排列的平衡性被破坏，晶体单元被极化，在垂直于Fx的两个表面上分别产生正、负电荷，这即是纵向效应；如图3.36（b）所示，沿y轴方向施加Fy时，也会引起晶体单元变形而产生极化现象，在与图3.36（a）情况相同的两个面，即垂直于x轴的两个晶面上产生电荷，但是电荷的极性与图3.36（a）的情况相反，这便是横向效应。由图3.36可知，当施加反向的力（拉力）时，产生的电荷极性相反。另外，由于原子排列沿z轴的对称性，因此，在z轴施加作用力不会使晶体单元极化。

图3.36　石英晶体压电效应

在产生电荷的两个面上镀上金属形成电极，便可将产生的电荷引出用于测量等用途。图3.36中分别列出了纵向和横向效应下典型的引线连接方式和形成的传感器形式。

（2）压电陶瓷(www.daowen.com)

压电陶瓷是现代声学技术和传感技术中应用最普遍的压电材料。压电陶瓷由许多铁电体的微晶组成，微晶再细分为电畴，因此，压电陶瓷是由许多畴形成的多畴晶体。当压电陶瓷受到机械应力时，它的每一个电畴的自发极化都会发生变化，但由于电畴的无规则排列，因而在总体上不体现电性，没有压电效应。为了获得材料形变与电场呈线性关系的压电效应，在一定温度下对其进行极化处理，即利用强电场（1～4kV/mm）使其电畴规则排列，呈现压电性。极化电场去除后，电畴取向保持不变，在常温下可呈压电性。

常用的压电陶瓷有钛酸钡（BaTiO3）、锆钛酸铅（PTZ）、铌酸镁铅（PMN）等。压电陶瓷压电常数比压电单晶高很多，一般是石英的数百倍，并且压电陶瓷制作方便、成本低。因此，目前大多数的压电元件都采用的是压电陶瓷。

（3）有机压电薄膜

有机压电薄膜是一种高分子薄膜，它的压电特性不太好，但易于大批量生产，并且面积大、柔软不易破碎，常用于微压测量和机器人的触觉。最常见的有机压电薄膜是聚偏二氟乙烯（PVDF）。

表3.4列出了常用压电材料的主要性能指标。

表3.4　常用压电材料的主要性能指标