有一些特殊的晶體電介質(zhì)，如酒石酸鉀鈉(NaKC4H4O6.4H2O)、鈦酸鋇(BaTiO3)等，P與E之間呈現(xiàn)出如圖2.24所示的復(fù)雜非線性關(guān)系.這種關(guān)系表明∶當(dāng)電場E從零開始向正向增大時(shí)，P沿OA 曲線隨著增大，到達(dá)A 點(diǎn)飽和，即E再增大P也不再增加.從飽和點(diǎn)A若E減小時(shí)，P不沿AO曲線減小返回零，而是沿AB曲線減小，當(dāng)E減至零時(shí)，P減至B點(diǎn)的P值，并不為零，當(dāng)E繼續(xù)反向增大時(shí)，P沿BC曲線減小，當(dāng)E反向增至Ec時(shí)，P才減至零，E反向繼續(xù)增大，P反向沿CA'曲線反向增大至A'點(diǎn)，P值飽和.當(dāng)E從A'點(diǎn)反向減小時(shí)，P沿A'B'曲線反向減小，當(dāng)E反向減至零時(shí)，P反向減至B'點(diǎn)的P值.當(dāng)從B'點(diǎn)E正向增大時(shí)，P沿BCA曲線返至A點(diǎn)的P值，并循環(huán)一圈，構(gòu)成ABCA'B'C/A閉合極化曲線.這條曲線稱為鐵電體的電滯回線.

  鐵電體有一獨(dú)特的溫度特性，每一種鐵電體材料有一個(gè)特定的溫度，低于此溫度時(shí)材料呈鐵電體性質(zhì)，而高于此溫度時(shí)材料的鐵電性質(zhì)消失而轉(zhuǎn)變?yōu)橐话阈再|(zhì)的電介質(zhì).此溫度稱為材料的轉(zhuǎn)換溫度或居里溫度.BaTiO?的居里溫度為120℃.

  凡是鐵電體都有一個(gè)重要性質(zhì)——壓電效應(yīng)，但具有壓電效應(yīng)特性的材料不一定具有鐵電性質(zhì)，如石英具有壓電性質(zhì)，但不是鐵電體.所謂壓電效應(yīng)，是指∶當(dāng)材料受到壓縮或拉伸的機(jī)械力作用時(shí)，材料某些相對應(yīng)的表面上會出現(xiàn)異性極化電荷，而且極化電荷的面電荷密度與機(jī)械應(yīng)力成比例，應(yīng)力反向時(shí)極化面電荷變號.壓電效應(yīng)中出現(xiàn)的極化電荷當(dāng)然也會產(chǎn)生電場，并在出現(xiàn)異性極化面電荷的晶體表面之間會出現(xiàn)電壓(電勢差)，當(dāng)壓電晶體上加振動的機(jī)械作用時(shí)，就會產(chǎn)生同樣頻率的振動電場與電壓.壓電效應(yīng)還有逆效應(yīng)，即在壓電晶體上加上電場時(shí)，晶體會發(fā)生伸長或壓縮形變，這種逆效應(yīng)稱為電致伸縮效應(yīng).根據(jù)電致伸縮效應(yīng)，當(dāng)壓電晶體上加上振動變化的電壓訊號時(shí)，晶體會產(chǎn)生伸縮的機(jī)械振動.

  壓電效應(yīng)是1880年法國科學(xué)家J.居里和P.居里兄弟首先發(fā)現(xiàn)的，他們在對石英、電氣石等晶體加壓時(shí)發(fā)現(xiàn)了這一現(xiàn)象.隨后又發(fā)現(xiàn)了酒石酸鉀鈉、鍺酸鉍(BinGeO2)等單晶體壓電材料，以及鈦酸鋇、鋯鈦酸鉛等陶瓷壓電材料.1969年，又發(fā)現(xiàn)某些有機(jī)薄膜，如聚偏氟乙烯(PVF)等，具有良好的壓電性.壓電效應(yīng)和電致伸縮效應(yīng)在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中有十分廣泛的應(yīng)用，這里作一點(diǎn)簡單介紹.利用壓電晶體的電致伸縮效應(yīng)可以把電能轉(zhuǎn)換成聲能，制成各種電聲換能器，如揚(yáng)聲器、耳機(jī)、蜂鳴器、超聲波發(fā)生器等.在掃描隧道顯微鏡中，要求掃描的探頭在樣品表面上作一步一步的微小移動，每步移動間距只有100A到1000A，這種微小的步子就是靠一次次電致伸縮來完成的.利用壓電效應(yīng)可以制成壓電晶體振蕩器.將壓電晶體按適當(dāng)方向切成晶片，這種晶片具有由其尺寸大小決定的彈性固有振動頻率，若在晶片兩底面上裝上可加外電壓的電極，根據(jù)晶體片的固有振動頻率和壓電效應(yīng)，可獲得非常穩(wěn)定的電振蕩.利用石英晶體片做成的這種電振蕩器，其頻率的穩(wěn)定度可達(dá)到10~13量級.這種頻率穩(wěn)定度極高的電振蕩器，可以作為時(shí)間或頻率的標(biāo)準(zhǔn)，廣泛地使用于軍事通信、精密電子設(shè)備、電子計(jì)算機(jī)、石英鐘乃至原子鐘內(nèi).利用壓電晶體電振蕩器和電感、電容元件，可以制成頻段在1kHz到200MHz的壓電濾波器而應(yīng)用于各種無線電通訊和測量儀器中，利用壓電效應(yīng)的電能與機(jī)械能可以互換的原理，還可以做成壓電變壓器，目前做成的這種壓電變壓器升壓比可大于300，輸出功率可達(dá)50W以上，而輸出電壓可達(dá)幾千伏.這種壓電變壓器由于體積小、升壓比高，也廣泛應(yīng)用于電視顯像管、雷達(dá)顯示裝置、小功率激光管等高壓設(shè)備中.對壓電晶體加一壓力或一次撞擊而引起的壓電效應(yīng)電壓，現(xiàn)在能做到可以在空氣中打出火花，由此可制成打火機(jī)、引爆裝置及汽車?yán)锏狞c(diǎn)火裝置.利用壓電效應(yīng)能把非電信號轉(zhuǎn)換為電信號，從而可以進(jìn)行放大、運(yùn)算、記錄和顯示.可以把壓電晶體做成各種壓電傳感器，如做成力敏傳感器而應(yīng)用于應(yīng)變儀、血壓計(jì)等.1940年以后，逐漸發(fā)現(xiàn)生物組織，如木材、骨骼、肌腱、血管和薄膜組織都具有壓電性.實(shí)際上，生物體本身是一個(gè)復(fù)雜的壓電系統(tǒng)，研究生物壓電性對控制生物生長、弄清生物功能都具有重要的意義.