Hvad er polariseringen af ​​piezoelektrisk keramik

Hvorvidt polariseringsprocessen af ​​piezokeramik er tilstrækkelig eller ej, har stor indflydelse på materialets egenskaber. Derfor er det nødvendigt med rimelighed at vælge polarisationsbetingelserne, det elektriske polarisationsfelt, polarisationstemperaturen og polarisationstiden, som omtales som de tre elementer af polarisering.

(1) Polariseret elektrisk felt

Domænerne kan justeres i retning af det elektriske felt under påvirkning af et polariseret elektrisk felt, så det er hovedfaktoren i polarisationstilstanden. Jo højere det elektriske polariseringsfelt er, jo større er effekten af ​​justeringen af ​​domænerne, det er mere tilstrækkeligt med polariseringen. Men forskellige formler bør være forskellige i højden. Størrelsen af ​​det polariserede elektriske felt afhænger hovedsageligt af tvangsfeltet EC af det piezoelektriske keramik. Det elektriske polariseringsfelt skal være større end EC for at styre domænerne og justere i retning af det eksterne felt. Det er generelt 2-3 gange så meget som EC. Størrelsen af ​​EC er relateret til sammensætningen og strukturen af ​​piezo-keramikken. For PZT-baserede materialer i tetragonal fase stiger EC, efterhånden som Zr/Ti-forholdet falder. I tre-retningsområdet er ændringen i EC med Zr/Ti-forholdet ikke signifikant. Hvis substitutionsforholdet falder, materialets krystalakseforhold c/a, 90o domænerotationen producerer en lille indre spænding, rotationen er let, og EC er lavere. Bløde additiver reducerer EC og hårde additiver øger EC. Det praktiske PZT-seriemateriale EC ligger i området 0,6-1,6 Kv/mm. EC falder også med stigende temperatur. Derfor, hvis polarisationstemperaturen stiger, kan det elektriske polariseringsfelt reduceres tilsvarende.

Det polariserede elektriske felt er også begrænset af nedbrydningsstyrken Eb af piezokeramikken. Når det polariserede elektriske felt når Eb-størrelsen, bliver piezo-keramikken til spild efter nedbrydning. Eb falder kraftigt på grund af tilstedeværelsen af ​​porer, revner og ujævn sammensætning. Derfor skal forberedelsesprocessen sikre produktets tæthed og ensartethed. Eb-størrelsen er også relateret til polarisationstykkelsen af ​​piezoskiverne og cylindrene, og dens forhold svarer nogenlunde til formlen: Eb = 26,2t0,39, hvor Eb er det elektriske nedbrydningsfelt (kV/cm) og t er tykkelsen (cm). Derfor, for tykkere produkter, reduceres det elektriske polariseringsfelt tilsvarende ved at øge polarisationstemperaturen, polarisationstiden forlænges for at opnå en god polarisationseffekt.

Under betingelse af polariseret elektrisk felt og polariseringstid, når polarisationstemperaturen for piezoelektriske transducerapplikationer er høj, er orienteringen af ​​domæneorienteringen lettere, og polarisationseffekten er bedre. Hovedårsagerne er som følger: (1) Piezokrystalanisotropien falder med den stigende temperatur, og den indre spænding af domænet bliver mindre, det vil sige, at modstanden er lille, så polarisering er lettere. 2 Hysteresesløjfen bliver smallere med stigende temperatur, det vil sige, at tvangsfeltet bliver mindre, og faktisk gør domænebevægelsen lettere. 3 Rumladningseffekten aftager med den stigende temperatur. Nogle urenheder forårsager en stor mængde rumladning i produktet, hvilket resulterer i et stærkt rumladningsfelt, der afskærmer det eksternt påførte polarisationsfelt, hvilket ikke er befordrende for polarisering. Når temperaturen stiger, øges produktets elektriske ledningsevne, rumladningen er let at migrere, akkumuleringen reduceres, og rumladningsfeltets afskærmningseffekt reduceres, hvilket er gunstigt for polarisering. Polarisationstemperaturen er relateret til materialesammensætningen. Nogle materialer afspejler udtømmende de piezoelektriske egenskaber af den elektromekaniske koblingskoefficient kp-værdi er dybest set ikke påvirket af polarisationstemperaturen, som kan polariseres ved de lavere temperaturer, såsom PZT-systemet med bløde additiver. Nogle materialer kræver polarisering ved højere temperaturer for at have større kp, såsom PZT piezoelektrisk keramisk element med hårde tilsætningsstoffer. I praksis, når polarisationstemperaturen er valgt, er temperaturen højere, fordi en forøgelse af polarisationstemperaturen kan forkorte polarisationstiden og forbedre polarisationseffektiviteten. Ved højere temperaturer er problemet dog ofte, at produktets resistivitet er for lille, lækstrømmen er stor, og modstandsspændingen er lav, det vil sige, at spændingen ikke kan tilføjes. Ud over at være relateret til formuleringen er dette også relateret til dårlig tæthed og lav elektrisk resistivitet. For artikler, der kun er relateret til formuleringen, reduceres kun polarisationsfeltet, og polarisationstiden forlænges.

(3) Polariseret tid