Nuus

Jy is hier: Tuis / Nuus / Basiese beginsels van piëso-elektriese keramiek / Ontleding van piëso-elektriese keramiekprestasieparameters

Ontleding van piëso-elektriese keramiekprestasieparameters

Kyke: 10 Skrywer: Werfredakteur Publiseertyd: 2018-11-28 Oorsprong: Werf

Doen navraag

Die vervaardiging van uitstekende piëso-elektriese keramiekkomponente vereis gewoonlik vereistes vir die werkverrigting van piëso-elektriese keramiek. Omdat die werkverrigting van piëzo-elektriese keramiek 'n deurslaggewende invloed op die kwaliteit van komponente het. Daarom, om die komponente van piëso-elektriese keramiek te bespreek en te verstaan, moet ons eers die prestasieparameters en meetmetodes van piëso-elektriese keramiek verstaan. Piëso-elektriese keramiek het piëso-elektriese eienskappe bykomend tot die diëlektriese en elastiese eienskappe van algemene diëlektriese materiale. Piëzo-elektriese keramiek het anisotropie na polarisasiebehandeling, en elke prestasieparameter het verskillende waardes in verskillende rigtings, wat die prestasieparameters van piëzo-elektriese keramiek baie meer maak as die algemene isotropiese diëlektriese keramiek. . Die talle prestasieparameters van piëzo-elektriese keramiek is 'n belangrike basis vir die wydverspreide gebruik daarvan.

(1) Diëlektriese konstante
Die diëlektriese konstante is 'n weerspieëling van die diëlektriese eienskappe van a piëzo silinder piëzokeramiek , of die aard van polarisasie, en word gewoonlik uitgedruk deurε. Piëso-elektriese keramiekkomponente vir verskillende doeleindes het verskillende diëlektriese konstante vereistes vir piëso-elektriese keramiek. Byvoorbeeld, 'n oudio-komponent soos 'n piëso-elektriese keramiekluidspreker vereis dat 'n keramiek 'n groot diëlektriese konstante het, en 'n hoëfrekwensie piëso-elektriese keramiekkomponent vereis dat 'n materiaal 'n lae diëlektriese konstante het. Die verhouding tussen die diëlektriese konstante ε en die kapasitansie C van die element, die elektrode-area A en die afstand t tussen die elektrodes is ε=C·t/A .waar die eenheid van elke parameter die kapasitansie C is F, en die elektrode-area A is M2, die elektrodespasiëring t is m, en die diëlektriese konstante ε is F/m. Soms word die relatiewe permittiwiteit εr (of κ) gebruik, wat verband hou met die absolute permittiwiteit ε. εr=ε/εo waar εo die diëlektriese konstante van vakuum (of vrye ruimte) is, εo=8.85×10- 12 (F/m), terwyl εr geen eenheid en 'n waarde het nie.

(2) Die polarisasie van piëzobuis-omskakelaar word voorafgegaan deur 'n isotropiese polikristal, wat dieselfde diëlektriese konstante langs die 1(x), 2(y), en 3(z) rigtings het, dit wil sê net een diëlektriese konstante. Na die polarisasiebehandeling word 'n anisotropiese polikristal gevorm as gevolg van die oorblywende polarisasie wat in die polarisasierigting gegenereer word. Op hierdie tydstip verskil die diëlektriese eienskappe in die polarisasierigting van dié in die ander twee rigtings. Laat die polarisasierigting van die keramiek in die 3-rigting wees: ε11 = ε22 ≠ ε 33. Die gepolariseerde piëso-elektriese keramiek het twee diëlektriese konstantes ε11 en ε33. As gevolg van die piëso-elektriese effek van piëzo-elektriese keramiek, is die meet diëlektriese konstantes van die monsters verskillend onder verskillende meganiese toestande. Onder meganies vrye toestande word die gemete diëlektriese konstante die vrye diëlektriese konstante genoem, en in εT verteenwoordig die boonste hoek T die meganiese vrye toestand. Onder meganiese klemtoestande word na die meetdiëlektriese konstante verwys as die klemdiëlektriese konstante, uitgedruk as εS, en die boonste verwysing S is die meganiese klemtoestand. Aangesien daar 'n bykomende elektriese veld is wat deur vervorming onder die meganiese toestande gegenereer word, en daar nie so 'n effek onder meganiese klemtoestande is nie, verskil die waardes van die diëlektriese konstantes meting onder die twee toestande. Volgens bogenoemde het die piëzo-elektriese keramiek wat in die drie rigtings gepolariseer is, vier diëlektriese konstantes, naamlik ε11T, ε33T, ε11S, ε11S.

(3) diëlektriese verlies
Diëlektriese verlies van onderwater piëzokeramiese transducer is een van die belangrike kwaliteit aanwysers van enige diëlektriese materiaal insluitend piëzo-elektriese keramiek. Onder 'n afwisselende elektriese veld, word die lading opgehoop in die medium het twee dele: een is die aktiewe deel (in fase), wat veroorsaak word deur die geleiding proses; en die ander is die reaktiewe deel (heterogeen), wat veroorsaak word deur die ontspanningsproses van die medium. Die verhouding van die uit-fase-komponent tot die in-fase-komponent van die diëlektriese verlies, Ic is die in-fase-komponent, IR is die uit-fase-komponent, die hoek tussen Ic en die totale stroom I is δ, ω is die hoekfrekwensie van die afwisselende elektriese veld, en C is die diëlektriese weerstand. Dit kan uit die formule (1-4) gesien word dat wanneer die IR groot is, die tan δ ook groot is; die IR-uur tan δ is ook klein. Die diëlektriese verlies wat gewoonlik deur tan δ uitgedruk word, word die diëlektriese verliestangens of verliesfaktor genoem, of dit word diëlektriese verlies genoem. Die verlies aan diëlektrikum in 'n elektrostatiese veld word afgelei van die geleidingsproses in die medium. Die diëlektriese verlies in 'n alternatiewe elektriese veld word afgelei van die diëlektriese verlies wat veroorsaak word deur die geleidingsproses en polarisasieverslapping. Daarbenewens hou die diëlektriese verlies van ferro-elektriese piëso-elektriese keramiek ook verband met die bewegingsproses van domeinmure, maar die situasie is meer ingewikkeld.

(4) Elastiese konstante

Piëzo-elektriese keramiek is 'n elastomeer in die reeks van elastiese grense, spanning moet eweredig wees. Laat die spanning T wees, toegepas op die piëso-elektriese keramiekplaat met die deursnee-area A, en die vervorming wat deur S gegenereer word. Volgens Hooke se wet is die verwantskap tussen die spanning T en die vervorming S soos volg, waar S die elastiese gladheidskonstante is. Die eenheid is m2/N; C is die elastiese styfheidskonstante in N/m2. Enige materiaal is egter driedimensioneel, dit wil sê wanneer spanning in die lengterigting toegepas word, word vervorming nie net in die lengterigting gegenereer nie, maar ook in die breedte- en dikterigtings. Daar is 'n dun stuk soos getoon, waarvan die lengte in een rigting is en die breedte in twee rigtings. Die toepassing van die spanning T1 in die rigting van 1 veroorsaak dat die vel die spanning S1 in die 1 rigting genereer en die spanning S2 in die rigting 2, en dit is nie moeilik om die S1=S11T1 uit die vergelyking (1-5) te verkry nie; S2=S12T1. Bogenoemde twee elastiese voldoeningskonstantes S11 in vergelyking met S12.

(5) Piëso-elektriese konstante

Vir 'n tipiese vaste stof veroorsaak die spanning T slegs 'n proporsionele spanning S van Pzt piëso-elektriese buistransducer , wat verwant is deur die elastiese modulus, dit wil sê, T = YS; die piëso-elektriese keramiek het piëzo-elektrisiteit, dit wil sê, 'n bykomende lading kan gegenereer word wanneer spanning toegepas word. Die lading wat gegenereer word, is eweredig aan die toegepaste spanning. Vir druk en spanning is die teken teenoorgestelde. Die diëlektriese verplasing D (ladingsarea) en spanning T (kragarea) word soos volg uitgedruk: D=Q/A=dT waar d in coulomb/newton (C/N) is. Dit is die positiewe piëso-elektriese effek. Daar is ook 'n omgekeerde piëso-elektriese effek wat 'n vervorming S proporsioneel produseer wanneer 'n elektriese veld E toegepas word, en die gevolglike vervorming word óf uitgebrei óf saamgetrek afhangende van die polarisasierigting van die monster.In die formule S=dE is die eenheid van d meter/volt (m/v). Die proporsionaliteitskonstante d in die bogenoemde twee vergelykings word die piëso-elektriese vervormingskonstante genoem. Vir positiewe en omgekeerde piëso-elektriese effekte is d numeries dieselfde,

(6) Frekwensie konstante:

Die frekwensiekonstante is die produk van die resonante frekwensie en die dimensie wat die resonansie bepaal. As die toegepaste elektriese veld loodreg op die vibrasierigting is, is die resonansfrekwensie die serieresonante frekwensie; as die elektriese veld parallel aan die vibrasierigting is, is die resonansfrekwensie die parallelle resonansiefrekwensie. Daarom, vir die resonansie van die 31- en 15-modusse en die resonansie vir die planêre of radiale modus, is die ooreenstemmende frekwensiekonstantes NE1, NE5 en NEP, en die resonansiefrekwensiekonstante van die 33-modus is ND3. Vir 'n longitudinaal gepolariseerde lang staaf word die frekwensiekonstante van die longitudinale vibrasie gewoonlik uitgedruk deur ND3; vir 'n dun wafel van enige grootte wat bestand is teen lineêre polarisasie, word die frekwensiekonstante van die diktestrekvibrasie gewoonlik deur NDT uitgedruk. Die NDT en NDP van die wafer is belangrike parameters. Behalwe vir die frekwensiekonstante NDP, is die ander frekwensiekonstantes gelyk aan die helfte van die hoofklanksnelheid in die piëzokeramiese liggaam, dit wil sê ND = 1/2 (SDpm) - 1/2 en NE = 1/2 (SEpm) - 1/2, waar SD =SE(1-K2), elke frekwensiekonstante het 'n ooreenstemmende onderste hoek.