Die basiese beginsel van piëzo-elektriese keramiekmateriaal

1. Domein:

Oor die algemeen is die rigtings van spontane polarisasie van ferro-elektrika verskillend, maar in 'n klein area is die spontane polarisasie-rigtings van die onderskeie eenheidselle dieselfde, en hierdie klein area word 'n ferro-elektriese domein genoem. Die grensmuur tussen die twee domeine word domeinmuur genoem, en kan verdeel word in 'n 90°domeinmuur, 'n 180°domeinmuur, en dies meer volgens die spontane polarisasierigtings van die twee domeine. Die domeinmuur is gewoonlik naby die piëzo-elektriese keramiekkristaldefek, en die domeinmuur word nie maklik verskuif nie as gevolg van die interne spanning in die defekgebied. Die oriëntasie van aangrensende domeine is oor die algemeen 'end-to-stert', en 'n spesiale vorm van 'kop-aan-kop, stert-tot-stert' sal verskyn onder die aksie van die stresveld om die vermindering van energie te vergemaklik. Die waarnemingsdomein kan 'n chemiese etsmetode, 'n polariserende mikroskoopmetode of 'n X-straal-topografiemetode wees.

2. Ferroelektrisiteitskonsep:

Sommige piëzo-kristalle vertoon spontane polarisasie-eienskappe. Daar is 'n inherente spontane polarisasie elektriese moment in ferro-elektriese; in ferro-elektriese kristalle word die domeinstruktuur gewoonlik vergesel, en die spontane polarisasie elektriese momente in dieselfde domein is in dieselfde rigting; wanneer die ultrasoniese gepolariseerde piëzo-transduktor kristal groot genoeg is, kan verskillende domeine van elektriese piëzo elk kanselleer as gevolg van verskillende oriëntasies, sodat die makroskopiese polarisasie nie geopenbaar word nie. Die spontane polarisasie van elektriese moment kan rigting verander onder die werking van eksterne elektriese veld; onder die werking van afwisselende eksterne elektriese veld E, verskyn die verband tussen die makroskopiese polarisasie-intensiteit p van die ferro-elektriese liggaam en E op die terugvoerlyn. Hierdie eienskappe van ferro-elektrika stem baie ooreen met ferromagnetisme, daarom word dit op ferro-elektrisiteit genoem. In die ferro-elektriese liggaam is die makroskopiese polarisasie-intensiteit p=0 oor die algemeen te wyte aan die domeinstruktuur. Wanneer die eksterne elektriese veld E baie klein is, het p 'n lineêre verwantskap met E. Wanneer E groot genoeg is, word 'n kromme waarin p agter E bly, 'n histerese lus genoem. Na 'n herhaalde afwisselende polarisasie van 'n sterk wisselende elektriese veld van 'n vaste amplitude, het die histerese lus 'n wesenlik stabiele vorm.

Ps is die spontane polarisasie van 'n enkele domein sonder 'n elektriese veld; Pr is die oorblywende polarisasie; Ec is 'n dwingende elektriese veld. Wanneer die eksterne elektriese veld op die ongepolariseerde monster begin inwerk, word die oorblywende polarisasie Pr op die monster gegenereer. Om die oorblywende polarisasie na nul te verminder, moet die dwingende elektriese veld Ec in die teenoorgestelde rigting toegepas word. Die elektriese veld in die teenoorgestelde rigting verhoog die polarisasie in die teenoorgestelde rigting, en vorm dus die hele histerese lus. Dit verander langs hierdie kurwe elke keer as dit gepolariseer word. Anders piëzo-elektriese transducer piëzo-elektriese keramiek het verskillende histerese-lusse. Die polarisasieproses is 'n baie ingewikkelde proses. Wanneer polariserende is, is dit nie net 'n hoër elektriese veld nodig nie, maar verskillende diktes vereis verskillende tye, en die optimale polarisasie-effek kan by 'n hoër temperatuur bereik word. Die gepolariseerde piëso-elektriese keramiekmateriaal verloor die polarisasie-effek by 'n sekere hoë temperatuur, en verskillende piëso-elektriese materiale het verskillende faaltemperature. Dit moet in ag geneem word wanneer piëso-elektriese keramiekmateriaal gekies word. Die polarisasie-eienskappe van piëso-elektriese keramiek is die kennis wat piëso-elektriese geofoonontwerpers moet bemeester. Die verskil in werkverrigting tussen piëso-elektriese pre-polarisasie en post-polarisasie van piëso-elektriese keramiek materiaal is groot.

3. Piëso-elektriese effek: