Staidéar ar Phróiseas Polarúcháin Ceirmeacht Písileictreach PZT

Úsáidtear trasducer criostail piezoelectric go forleathan i réimsí na leictreonaice, an tsolais, an teasa agus an fhuaimíocht, agus tá siad tar éis éirí ina n-ábhar feidhmiúla tábhachtacha sa tionscal cosanta, sa tionscal sibhialta, agus sa saol laethúil. Is mór-threoir taighde iad ar ábhair fheidhmiúla reatha. Faoi láthair, is é an criadóireacht piezoelectric is mó a úsáidtear fós titanate siorcónáit luaidhe (PZT) agus a criadóireacht thrínártha nó ceathartha. Is próiseas lárnach é an próiseas polaraithe maidir le déantúsaíocht feistí ceirmeacha piezoelectric. Is é an próiseas polaraithe an próiseas gluaiseachta agus forbairt struchtúir fearainn i criadóireacht piezoelectric. Is comhlachtaí isotrópacha iad criadóireacht piezoelectric roimh polarú saorga, agus ní thaispeánann siad éifeacht piezoelectric go seachtrach; tar éis polarú, bíonn siad ina gcomhlachtaí anisotrópacha mar gheall ar pholarú iarsma, agus dá bhrí sin tá éifeacht piezoelectric acu. Tá baint ag airíonna tréleictreach, agus leaisteacha na criadóireachta piezoelectric polaraithe leis an méid polaraithe. D'fhonn an criadóireacht piezoelectric go bhfuil leibhéal ard polaraíocht agus spraoi iomlán a thabhairt dá n-airíonna piezoelectric féideartha, is gá na coinníollacha polaraithe is fearr a ghlacadh, is é sin, an polarú cuí neart réimse leictreach (E) agus teocht polarú (T) a roghnú. Agus am polaraithe (t). Tá na trí choinníoll den phróiseas polaraithe idirghaolmhar. Má tá an réimse leictreach polaraithe lag, is féidir é a chúiteamh tríd an teocht a mhéadú agus an t-am polaraithe a shíneadh; má tá an réimse leictreach láidir agus go bhfuil an teocht ard, is féidir an t-am polaraithe a ghiorrú. Mar sin féin, tá dlúthbhaint ag na trí choinníoll polaraithe le comhdhéanamh criadóireacht piezoelectric. Maidir le hábhair ceirmeacha piezoelectric PZT, laghdaítear an réimse leictreach éigeantach. Is é an modh traidisiúnta ná an cóimheas siorcóiniam go tíotáiniam a choigeartú. Dá mhéad an cóimheas siorcóiniam le tíotáiniam, is lú an réimse leictreach éigeantach, ionas go mbeidh an réimse leictreach polaraithe níos lú. Tá sé ag méadú nach bhfuil an cóimheas siorcóiniam le tíotáiniam feabhas suntasach ar na coinníollacha próiseas polaraithe.

I dtáirgeadh agus taighde eolaíoch, is minic a úsáidtear ocsaídí agus comhdhúile áirithe mar bhreiseáin rian chun feabhas a chur ar fheidhmíocht ábhar ceirmeach piezoelectric. Cuireann na breiseáin rian seo in ionad roinnt ian tíotáiniam agus iain siorcóiniam i PZT, rud a fhágann go n-aistríonn an bhfearann ​​​​sa ghráin go héasca, rud a fhágann go laghdaítear go suntasach an réimse leictreach coercive agus go laghdaítear na trí choinníoll polaraithe freisin. Éasca le polarú. Tar éis tréimhse fhada de thurgnaimh arís agus arís eile, socraítear go bhfuil an scagaire ceirmeach piezoelectric 6. 5 MHz déanta as PZT modhnaithe agus is é a chomhdhéanamh Pb0. 90 Sr0. 05Mg0. 03Ba0. 02 (Zr0. 53 Ti0. 47 ) O3 + CeO2 + Tar éis an t-amhábhar ceirmeach piezoelectric a réamhbhreoslaithe, a fhoirmiú, a dhóiteáil agus a snasta, cruthaítear diosca ceirmeach piezo cruinn 24 mm × 0.35 mm, agus tar éis airgead a bheith ar an dá thaobh den phíosa ceirmeach piezo cruinn, cuirtear é san oigheann ar feadh níos mó ná 10 min C.100 Bake, cuirtear é in oigheann ag 100 min. an ciseal airgid. Ansin, cuirtear an pláta piezo airgid i bhfoirnéis bhosca, agus ardaítear an teocht go 100 ° C ag teocht leanúnach 15 ° C / 6 min, agus ardaítear an teocht ag 0.5 ° C. Ardaítear an teocht go teocht leanúnach 15 ° C / 6 min. Ag 400 ° C, ardaíodh an teocht go 700 ° C ag teocht leanúnach 20 ° C / 6 nóiméad. Tar éis teocht leanúnach 20 nóiméad, íslíodh an teocht go mall go dtí faoi bhun 100 °C. Cuireadh na píosaí poircealláin airgead-phlátáilte ag teocht an tseomra ar feadh 12 h, cuireadh i ndabhach ola silicone iad, agus cuireadh faoi chóireáil polaraithe iad faoi na coinníollacha polaraithe éagsúla. Airíonna piezoelectric de Rinneadh feadán piezoelectric tadhlaíoch a thomhas tar éis seasamh ar feadh 24 h.

Éifeacht Réimse Leictreach Polaraithe ar Airíonna Písileictreacha

Sa phróiseas polaraithe, is é an réimse leictreach polaraithe an fórsa tiomána seachtrach chun an fearann ​​a stiúradh. I gcás nach mó ná neart réimse saturation an ábhair, an E níos mó, is mó an éifeacht treoshuíomh an ailíniú fearainn, agus an méid polaraithe An níos iomláine, is amhlaidh is fearr an fheidhmíocht piezoelectric. Tá leictreoin atá deacair a shraonadh nó a atreorú ag an mbrú íseal níos so-ghabhálaí do sraonadh nó atreorú faoi bhrú ard, rud a fhágann go bhfuil polarú níos iomláine. Maidir le fearann ​​inbhéartaithe 180°, ní stiúrann inbhéartú an fhearainn an fearann ​​droim ar ais trí ghluaiseacht cliathánach a bhalla fearainn, ach fásann sé go leor polaraithe in aice leis an leictreoid feadh imeall an tsampla laistigh den fhearann ​​inbhéartaithe. Fearann ​​nua, cosúil le géar, le treo atá comhsheasmhach le treo an réimse leictrigh. Tar éis an fearann ​​nua a chothú, téann sé chun cinn faoi ghníomhaíocht réimse leictrigh agus téann sé isteach sa sampla iomlán. Nuair a fheabhsaítear an réimse leictrigh, feictear réimsí nua go leanúnach, agus iomadaíonn an fhorbairt ar aghaidh chuig an bhfearann ​​​​cúl ar fad. Ar deireadh, éiríonn an fearann ​​droim ar ais mar an gcéanna le treo an réimse leictreach seachtrach, agus comhcheanglaíonn sé le fearainn isotrópacha in aice láimhe chun toirt níos mó a fhoirmiú. Maidir le fearann ​​90 °, is féidir le balla an fhearainn bogadh go cliathánach, agus tá an réimse leictreach criticiúil atá ag teastáil le haghaidh gluaiseacht cliathánach an fhearainn 90 ° níos lú ná an réimse leictreach ríthábhachtach atá ag teastáil le haghaidh croí an fhearainn nua cruth géar, ach tá gá le stiúradh fearainn 90 ° agus treo seachtrach an réimse leictrigh. Éilíonn comhsheasmhach réimse leictreach níos mó, agus braitheann forbairt a fhearainn nua go príomha ar an réimse leictreach seachtrach chun gluaiseacht cliathánach an bhalla fearainn 90 ° a bhrú. Faoi choinníoll t = 15 min agus T = 130 ° C, d'athraigh E polarú an phíosa ceirmeach piezoelectric, agus d'athraigh an tairiseach piezoelectric d33 le E. Is féidir a fheiceáil nuair a bhíonn E < 1. 5 kV/mm, d33 méaduithe go mall le méadú E; nuair E > 1. 5 kV/mm, méadaíonn d33 go tapa leis an méadú E, ach nuair a E > 2. 5 kV/ mm , titeann d33 go tobann go tapa. Tá sé seo mar gheall ar nuair a bhíonn E < 1. 5 kV/mm, ní féidir leis an bpolarú ach an t-ábhar a dhíriú go héasca ar threoshuíomh fearainn 180 ° i dtreo an réimse leictreach seachtrach, agus mar sin tá an luach d33 níos ísle agus tá an méadú níos moille; nuair a bhíonn E > 1. 5 kV , tá an réimse leictreach seachtrach níos mó ná an réimse leictreach éigeantach den ábhar, ionas go mbeidh an réimse 90 ° atá deacair an t-ábhar a chasadh. leanúint ar aghaidh ag cur leis an neart seachtrach réimse leictrigh, nuair a E > 2. 0 kV/ Ag mm, tá an sealú fearainn piezoelectric san ábhar beagnach críochnaithe, agus mar sin is gnách go mbíonn méadú d33 mall. Ach nuair a shroicheann E luach áirithe (E > 2. 5 kV/mm), faigheann na leictreoin shaora sa chriadóireacht piezo níos mó fuinnimh sa réimse leictrigh ná an fuinneamh caillte. De réir an teoiric imbhuailte ionization, is féidir na leictreoin saor in aisce a bheith tar éis gach imbhuailte. Is cúis le fuinneamh carntha go n-ardóidh teocht an leatháin ceirmeacha go leanúnach, déantar an fheidhmíocht piezoelectric a dhíghrádú go leanúnach, agus ar deireadh tarlaíonn miondealú teirmeach. Thairis sin, nuair a bhíonn an réimse leictreach feidhmeach sách ard, mar gheall ar éifeacht tollánaithe na meicnic chandamach, féadfaidh na leictreoin banna toirmiscthe dul isteach sa bhanna seoltachta, agus faoi ghníomhaíocht an réimse láidir, déantar na leictreoin saor in aisce a luathú, rud a fhágann go mbíonn na leictreoin imbhualadh agus ianú. Ag an am seo, mar gheall ar mhéadú na reatha, ardaíonn teocht áitiúil an chriostail piezo, rud a fhágann go ndéanann an criostail piezo leá go páirteach agus a struchtúr a mhilleadh, ionas go mbeidh airíonna na criadóireachta piezo díghrádaithe, agus ar deireadh tarlaíonn miondealú.

Éifeacht na teochta polaraithe ar airíonna piezoelectric

Faoi choinníoll E = 2. 0 kV/mm agus t = 15 min, athraítear T chun an ceirmeach piezoelectric a pholarú. Tosaíonn éagsúlacht d33 agus d33 ag méadú níos tapúla. Tar éis don teocht 130 °C a bhaint amach, níor tháinig aon athrú ar luach d33. Tá sé seo mar gheall ar an teocht níos ísle, de réir mar a mhéadaíonn an teocht, go n-éiríonn an cóimheas ais criostail piezo níos lú, go n-ardóidh an ghníomhaíocht fearainn, agus go n-éireoidh an strus inmheánach de bharr stiúrtha 90 ° na fearainn níos lú, is é sin, tá tionchar ag an stiúrtha fearainn. Tá an fhriotaíocht beag, agus tá na fearainn dírithe go héasca, agus mar sin tá sé níos éasca polaraíocht a dhéanamh. Nuair a shroicheann T 130 °C, déantar an chuid is mó de na fearainn piezoelectric a iompú agus tá an stiúrtha sáithithe, mar sin ní athraíonn luach d33.

Tá tionchar mór ag coinníollacha polaraithe ar fheidhmíocht criadóireacht piezoelectric, agus is é an réimse leictreach polaraithe an príomhfhachtóir sna coinníollacha polaraithe. Go teoiriciúil, nuair a sháraíonn an réimse leictreach feidhmeach neart an réimse éigeantach, ba cheart an chuid is mó de na fearainn a iompú agus a pholarú a athshocrú agus a pholarú go hiomlán, ach faoi réimse leictreach den sórt sin, fiú má tá sé polaraithe ar feadh i bhfad, ní féidir é a fháil. Airíonna piezoelectric níos fearr. D'fhonn airíonna piezoelectric an ábhair a fheidhmiú go hiomlán, ní mór an réimse leictreach a chur leis an neart réimse sáithiúcháin, atá 3 go 4 huaire de neart réimse comhéigeanach. Dá bhrí sin, is é an réimse leictreach coercive teorainn níos ísle an réimse leictrigh a roghnaíodh le linn polarú, agus neart an réimse sáithiúcháin Is féidir a mheas go bhfuil teorainn uachtarach an neart réimse roghnaithe tráth an polaraithe, agus má sháraítear neart an réimse sáithiúcháin, is furasta an miondealú a fháil. Tar éis breithniú cuimsitheach a dhéanamh, socraítear paraiméadair an phróisis polaraithe is fearr den scagaire ceirmeach piezoelectric 6. 5 MHz: is é neart an réimse leictrigh polaraithe ná 2. 2 kV/mm, agus is é 130 °C an teocht polaraithe. Bunaithe ar seo, déantar an cuaille a chinneadh. Is é an t-am 15 min. Léiríonn na torthaí turgnamhacha, nuair a sháraíonn an t-am polaraithe 15 nóiméad, nach bhfuil an éifeacht ar fheidhmíocht piezoelectric soiléir. Fuarthas amach freisin sa turgnamh gur féidir le húsáid ghreamú airgid ghreamú seoltaí íseal-teocht in ionad an ghreamú airgid ardteochta a úsáidtear go coitianta sa phróiseas shintéirithe airgid feabhas a chur ar airíonna piezoelectric agus meicniúla an chláir ceirmeach go pointe áirithe, ach tá an neart nasctha níos ísle agus tá an costas níos airde. Ard agus mí-oiriúnach le haghaidh táirgeadh tionsclaíoch. I dturgnamh an phróisis lámhaigh, fuarthas amach go bhfuil an leathán ceirmeach piezo ag teocht níos mó ná 1 250 ° C agus go raibh am sealbhaíochta níos mó ná 2 h seans maith go miondealú le linn polaraithe, rud a d'eascair méadú ar scoilteanna. Tá sé seo mar gheall ar an níos airde an teocht lámhaigh agus an níos faide an t-am sealbhaíochta, is amhlaidh a tharlaíonn criostalú níos déine, ionas go n-éireoidh gránaigh níos lú grán mór, rud a fhágann go n-ardóidh porosity ceirmeach de ghnáth agus laghdú ar dhlús ceirmeach. Laghdaíonn sé an neart meicniúil agus tairiseach tréleictreach, agus ag an am céanna laghdaítear fachtóir cáilíochta meicniúil na ceirmeach piezo.

 Nuair a thagann an t-aistriú, déantar an t-aistriú a fhíordheimhniú. Má éiríonn leis, tabharfar na hacmhainní a leithdháiltear sa chéim ullmhúcháin ar aghaidh chuig modúl rochtana an phrótacail agus cuirtear tús le glao chuig an rialtán. Ag an am seo, measann an rialú glaonna gur gnáthghlao teirminéil é an glao. Nuair a thuairiscíonn an modúl rochtana prótacail don HOM go bhfuil rochtain iarbhír ag an teirminéal ar an teachtaireacht, is féidir a mheas go bhfuil an lasc i stát cobhsaí. Má theastaíonn aistrithe eile ón teirminéal atá lasctha isteach, amhail aistriú inmheánach nó aistriú ina dhiaidh sin, is féidir é a chomhlánú de réir tuairisc feidhme HO. Ba chóir a thabhairt le fios nach bhfuil baint ar bith ag na foircinn OT lasctha le foircinn OT an ghlao. Is féidir an foirceann T agus an foirceann O den ghlao a bheith ina fhoirceann lasctha O nó ina foirceann lasctha T. Tar éis taighde ar aistriú GSM agus UMTS, má tá aistrithe GSM agus UMTS sa softswitch soghluaiste, tá go leor cosúlachtaí idir an próiseas comharthaíochta agus an rialú meán, go háirithe teachtaireachtaí aistrithe BSSAP agus RANAP. I bpróiseas dearadh an mheaisín stáit, meastar comhleá an dá phrótacal a chur i bhfeidhm, agus ar deireadh an scéim um chur i bhfeidhm scaradh a ghlacadh. Níl an próiseas comharthaíochta de phrótacal aonair le linn aistrithe casta, agus tagann castacht an aistrithe go príomha ó chomhoibriú na bprótacal ar chomhéadain éagsúla éagsúla. Ní féidir comhleá na dteachtaireachtaí a bhaineann le haistriú sa dá phrótacal de Chuid Iarratais Fhochórais an Stáisiúin Bhunáite (BSSAP) agus sa Chuid Iarratais Líonra Rochtana Raidió (RANAP) a shimpliú go mór le haghaidh dearadh an mheaisín stáit aistrithe, agus beidh sé seo le haghaidh BSSAP freisin. Cuireann an dearadh atá curtha in oiriúint do phrótacal RANAP castacht leis. Ina theannta sin, beidh iomarcaíocht teachtaireachtaí agus paraiméadair nó cailliúint feidhmiúlacht mar thoradh ar an gcomhleá.