Што такое палярызацыя п'езаэлектрычнай керамікі

На ўласцівасці матэрыялу вялікі ўплыў аказвае працэс палярызацыі п'езакерамікі. Такім чынам, неабходна разумна выбраць умовы палярызацыі, электрычнае поле палярызацыі, тэмпературу палярызацыі і час палярызацыі, якія называюцца трыма элементамі палярызацыі.

(1) Палярызаванае электрычнае поле

Дамены могуць быць выраўнаваны ў напрамку электрычнага поля пад дзеяннем палярызаванага электрычнага поля, таму гэта галоўны фактар ​​ва ўмовах палярызацыі. Чым вышэй палярызацыйнае электрычнае поле, тым большы эфект выраўноўвання даменаў, тым больш палярызацыя. Але розныя формулы павінны адрознівацца па вышыні. Велічыня палярызаванага электрычнага поля залежыць галоўным чынам ад коэрцытыўнага поля EC п'езаэлектрычнай керамікі. Палярызацыйнае электрычнае поле павінна быць большым за EC, каб кіраваць даменамі і выраўноўвацца ў напрамку знешняга поля. Звычайна гэта ў 2-3 разы больш, чым у EC. Памер EC звязаны са складам і структурай п'езакерамікі. Для матэрыялаў на аснове тэтраганальнай фазы PZT EC павялічваецца па меры памяншэння суадносін Zr/Ti. У трохнакіраванай вобласці змяненне EC з суадносінамі Zr/Ti не істотна. Калі каэфіцыент замяшчэння памяншаецца, суадносіны восі крышталя c/a матэрыялу, паварот дамена на 90o стварае невялікае ўнутранае напружанне, паварот лёгкі, і EC ніжэй. Мяккія дадаткі зніжаюць EC, а цвёрдыя павялічваюць EC. Практычны матэрыял серыі PZT EC знаходзіцца ў дыяпазоне 0,6-1,6 Кв/мм. EC таксама зніжаецца з павышэннем тэмпературы. Такім чынам, калі тэмпература палярызацыі павялічваецца, палярызацыйнае электрычнае поле можа быць адпаведна зменшана.

Палярызаванае электрычнае поле таксама абмежавана сілай прабоя Eb п'езакерамікі. Як толькі палярызаванае электрычнае поле дасягае памеру Eb, п'езакераміка становіцца адходам пасля паломкі. Eb рэзка падае з-за наяўнасці пор, расколін і нераўнамернага складу. Такім чынам, працэс папярэдняй падрыхтоўкі павінен забяспечыць гушчыню і аднастайнасць прадукту. Памер Eb таксама звязаны з палярызацыйнай таўшчынёй п'езадыскаў і цыліндраў, і яго ўзаемасувязь прыкладна адпавядае формуле: Eb = 26,2t0,39, дзе Eb — напружанасць электрычнага поля прабоя (кВ/см), а t — таўшчыня (см). Такім чынам, для больш тоўстых прадуктаў палярызацыйнае электрычнае поле адпаведна памяншаецца за кошт павышэння тэмпературы палярызацыі, час палярызацыі падаўжаецца для дасягнення добрага эфекту палярызацыі.

Ва ўмовах палярызаванага электрычнага поля і часу палярызацыі, калі тэмпература палярызацыі прымянення п'езаэлектрычных пераўтваральнікаў высокая, арыентацыя арыентацыі дамена прасцей, а эфект палярызацыі лепш. Асноўныя прычыны наступныя: (1) Анізатрапія п'езакрышталя памяншаецца з павышэннем тэмпературы, і ўнутранае напружанне дамена становіцца меншым, гэта значыць супраціўленне малое, таму палярызацыя лягчэй. 2 Пятля гістэрэзісу звужаецца з павелічэннем тэмпературы, гэта значыць, што каэрцытыўнае поле становіцца меншым, і фактычна палягчае рух вобласці. 3 Эфект аб'ёмнага зарада памяншаецца з павышэннем тэмпературы. Некаторыя прымешкі выклікаюць вялікую колькасць прасторавага зарада ў прадукце, у выніку чаго ўзнікае моцнае поле прасторавага зарада, якое абараняе палярызацыйнае поле, якое прыкладаецца звонку, што не спрыяе палярызацыі. Калі тэмпература павышаецца, электраправоднасць прадукту павялічваецца, прасторавы зарад лёгка мігруе, назапашванне памяншаецца, а экрануючы эфект поля прасторавага зарада памяншаецца, што спрыяльна для палярызацыі. Тэмпература палярызацыі звязана са складам матэрыялу. Некаторыя матэрыялы ўсебакова адлюстроўваюць п'езаэлектрычныя ўласцівасці электрамеханічнага каэфіцыента сувязі kp, у асноўным не залежыць ад тэмпературы палярызацыі, якая можа быць палярызавана пры больш нізкіх тэмпературах, такіх як сістэма PZT з мяккімі дадаткамі. Некаторыя матэрыялы патрабуюць палярызацыі пры больш высокіх тэмпературах, каб мець большы kp, напрыклад, PZT п'езаэлектрычны керамічны элемент з жорсткімі дадаткамі. На практыцы, калі выбіраецца тэмпература палярызацыі, тэмпература вышэй, таму што павышэнне тэмпературы палярызацыі можа скараціць час палярызацыі і палепшыць эфектыўнасць палярызацыі. Аднак пры больш высокіх тэмпературах праблема, якая часта ўзнікае, заключаецца ў тым, што ўдзельнае супраціўленне прадукту занадта малое, ток уцечкі вялікі, а вытрымлівальнае напружанне нізкае, гэта значыць напружанне нельга дадаць. Акрамя таго, што гэта звязана з рэцэптурай, гэта таксама звязана з нізкай шчыльнасцю і нізкім удзельным электрычным супраціўленнем. Для артыкулаў, якія адносяцца толькі да рэцэптуры, памяншаецца толькі поле палярызацыі і павялічваецца час палярызацыі.

(3) Палярызаваны час