Výzkum výkonu přemístění vícevrstvého piezoelektrického keramického mikroaktuátoru s čipem PZT (2

 Porovnání hustoty, dielektrické konstanty a piezoelektrického koeficientu keramické fólie PZN-PZ-PT získané metodou lití a metodou suchého lisování:

  Na obrázku je znázorněna statická charakteristika napětí-posunutí vícevrstvého čipového piezoelektrického keramického mikroaktoru PZT v režimu podélného posuvu. Z této křivky je vidět, že když se aplikované napětí postupně zvyšuje a poté se vrátí na nulu, zařízení se spustí Jak je znázorněno v rovnici (1), posun je generován lineárním a kvazilineárním způsobem a poté se posouvá nelineárním způsobem; při poklesu napětí z maximálního napětí se jeho posunutí již nevrací jako původní výchylka, ale dojde ke zpoždění posunu. Tento hysterezní vztah mezi napětím a výchylkou je důležitým rysem flexibilního systému založeného na PZT skladová piezokeramická zařízení pro posunování prstenců. Důvod této hystereze napěťového posunu souvisí s krystalovou strukturou a strukturou elektrické domény piezoelektrické keramiky na bázi PZT. Protože piezokrystalická struktura PZT piezoelektrické keramiky je perovskitová struktura a její mřížkové konstanty os a a c jsou různé; když je piezoelektrická keramika polarizována, v krystalech je stále mnoho 90 elektrických domén. V nízkém elektrickém poli (Odpovídající napětí je také relativně nízké) je posun piezoelektrické keramiky způsoben především polarizací elektrického dipólu působením elektrického pole, takže změna intenzity jeho polarizace je kombinována s elektrostrikčním účinkem, nebo inverzní elektrický účinek způsobuje jeho lineární mechanické posunutí; když je však piezoelektrická keramika vystavena vysokému elektrickému poli, 90 domén v krystalu se začne otáčet, takže osy a a c nestejných mřížkových konstant způsobí posunutí piezoelektrické keramiky nelineárně ve směru rovnoběžném s elektrickým polem nebo kolmo k němu. Když napětí klesne z maximální hodnoty, jsou v 90 doménách dvě reverzibilní a nevratné domény. Tyto nevratné domény existují. Díky tomu se u piezoelektrické keramiky jeví fenomén hysterezní smyčky posunu napětí.

 Piezoelektrický výkon každé piezoelektrické keramické vrstvy v čipovém piezoelektrickém keramickém mikroakčním členu je intuitivně vyhodnocen. Při přiložení vícevrstvého čipového piezoelektrického keramického mikroaktoru s napětím 2,3 V (elektrické pole je 50 V / mm, je blízko elektrickému otáčení domény a prahovému elektrickému poli), zařízení generuje celkový posun asi 0,04 μm. Když se předpokládá, že řízení elektrické domény má malý vliv na piezoelektrické napětí, lze průměrné piezoelektrické napětí každé piezoelektrické keramické vrstvy vypočítat z rovnice (2) Koeficient d33≈500pC / N. Tato hodnota je v zásadě blízká uvedené hodnotě d33. Proto lze uvažovat, že piezoelektrický výkon monolit piezokeramický válcový měnič vyvinutý v této práci dosáhl monolitického litého keramického filmu a objemu.

Výsledky na obrázku také ukazují, že vícevrstvý čip piezoelektrický keramický mikroaktuátor může při relativně nízkém provozním napětí 38 V produkovat velký posun asi 1 μm, ale velikost zařízení je velmi malá. Proto lze toto zařízení použít v některých high-tech oblastech s nízkým provozním napětím, velkým zdvihovým objemem a malou velikostí zařízení, pevné disky vyžadují malou velikost zařízení a provozní napětí <12V. Při použití flexibilní piezoelektrické keramiky řady PZT piezo, Když se změní zpětné napětí nebo elektrické pole v opačném směru, je snadné způsobit depolarizaci piezoelektrické keramiky, což snižuje piezoelektrický výkon a snižuje posun. Proto jsou vícevrstvá čipová zařízení obvykle provozována s jednosměrným kladným napětím. Vícevrstvé čipové zařízení jednosměrného sinusového průběhu střídavého napětí a jeho dynamického spektra odezvy. Z křivky odezvy posunutí znázorněné na obrázku je vidět, že vícevrstvé čipové zařízení má jednosměrný sinusový střídavý proud ve špičce-špičce 12 V a frekvenci 1 kHz. Při působení je maximální výchylka 0,28μm, což je v podstatě stejné jako statický výchylka při 12V DC, což naznačuje, že pod 250V/mm elektrického pole není zjevná závislost mezi jeho výchylkou a frekvencí. kromě toho je dynamický posun zařízení v podstatě ve formě sinusové vlny a fázový rozdíl od napětí je také velmi malý (obtížné vypočítat fázový rozdíl na obrázku), což naznačuje, že posun vícevrstvého zařízení může následovat změnu elektrického pole a vytvořit posun. Skutečnost Ve výše uvedeném je výkon výše uvedeného dynamického posunu v podstatě nezměněn ve frekvenčním rozsahu od 100 Hz do 5 kHz, což lze vidět z křivek spektra posunu a fázového rozdílu zobrazeného vícevrstvého čipového zařízení. Průběh napětí V = 6 (1 + sinωt), dynamický posun generovaný účinkem různých frekvencí napětí se s frekvencí téměř nemění a jeho fázový rozdíl se mění pouze kolem 5 kHz.

2. Charakteristiky napěťového posunu vícevrstvých čipových zařízení souvisí s krystalovou strukturou a chováním elektrické domény piezoelektrických keramických materiálů PZT při působení elektrických polí. Elektrické domény se mohou stále dobře otáčet působením nízkofrekvenčních elektrických polí, což činí frekvenční rozsah 100 Hz až 5 kHz. piezoelektrický keramický válec zůstává v podstatě nezměněn.

3. Použití inverzního piezoelektrického jevu ke studiu zákona o změně posunu způsobeného elektrickými dipóly a doménami při působení elektrického pole je dobrou metodou pro studium mikroskopických vlastností piezoelektrického tělesa a piezoelektrického koeficientu.