Vijesti

Vi ste ovdje: Dom / Vijesti / Osnove piezoelektrične keramike / Polarizacija piezoelektričnog keramičkog dielektrika

Polarizacija piezoelektričnog keramičkog dielektrika

Pregleda: 16 Autor: Urednik stranice Vrijeme objave: 15. rujna 2018. Porijeklo: stranica

Raspitajte se

Piezoelektrični keramički kristali su i dielektrični i anizotropni dielektrici, tako da su dielektrična svojstva piezoelektričnih kristala drugačija od onih izotropnih dielektrika. Dielektrik je polariziran pod djelovanjem električnog polja, a stanje polarizacije je stanje u kojem električno polje djeluje silom relativnog pomaka na točku naboja dielektrika i privremenu ravnotežu međusobnog privlačenja između naboja. Električno polje je vanjski uzrok polarizacije. Unutarnji uzrok polarizacije leži u unutrašnjosti medija. Kod mikroskopskih procesa unutar medija, postoje tri glavna mehanizma polarizacije.

(1) Atom ili ion koji čini dielektrik. Pod djelovanjem električnog polja, pozitivno nabijena jezgra ne podudara se s negativnim središtem svoje ljuske elektrona, stvarajući tako električni dipolni moment. Ova polarizacija se naziva polarizacija pomaka elektrona.

(2) Pozitivni i negativni ioni koji čine dielektrike podliježu relativnom pomaku pod djelovanjem električnog polja, što rezultira električnim dipolnim momentom koji se naziva polarizacija pomaka iona.

(3) Molekule koje čine dielektrik su polarne molekule s određenim intrinzičnim električnim momentom, ali zbog toplinskog gibanja orijentacija je poremećena, te je ukupni električni moment cijelog dielektrika jednak nuli. Kada djeluje vanjsko električno polje, ti električni dipolni momenti bit će poravnati duž vanjskog polja,ultrazvučni piezoelektrični kristal proizvodi makroskopski električni dipolni moment u dielektriku, što se naziva orijentacijska polarizacija.

Polarizacija pomaka beskonačne molekule

Kada je dielektrik bez elektrode u vanjskom električnom polju pod djelovanjem sile električnog polja, središta pozitivnog i negativnog naboja molekule proizvest će relativne pomake kako bi formirali električni dipol, a njihovi ekvivalentni električni dipolni momenti P orijentirani su duž smjera električnog polja. Za dielektrični piezoelektrik kao cjelinu, budući da svaka molekula u dielektriku tvori električne dipole, oni su raspoređeni u dielektriku. Pozitivni i negativni naboji susjednih električnih dipola u dielektriku su blizu jedan drugome. Ako je dielektrik jednoličan, on ostaje električki neutralan u cijelom prostoru, ali na površini dielektrika koja je okomita na jakost vanjskog električnog polja E0. Postojat će pozitivni i negativni naboji, koji ne mogu napustiti dielektrik i ne mogu se slobodno kretati u dielektriku. Ovaj fenomen polariziranih naboja u dielektriku pod djelovanjem vanjskog električnog polja naziva se polarizacija dielektrika. Što je jače vanjsko električno polje, to je veći relativni pomak između središta pozitivnog i negativnog naboja svake molekule, što je veći električni dipolni moment molekule, to se više polariziranih naboja pojavljuje na obje površine dielektrika, a više polariziranih viših. Kada vanjsko električno polje od piezoelektrični pretvornik rezonantne frekvencije je uklonjen, središta pozitivnih i negativnih naboja opet su podudarna (P = 0), pa se ovaj tip molekule može promatrati kao elastični električni dipol čija je elastična sila povezana s dva ekvivalentna ekvivalentna električna naboja. Veličina električnog dipolnog momenta P proporcionalna je jakosti polja. Budući da polarizacija beskonačne molekule leži u relativnom pomaku središta pozitivnih i negativnih naboja, često se naziva bit.

Orijentirana polarizacija polarnih molekula

Što se tiče polarnog molekularnog dielektrika, središte pozitivnog i negativnog naboja u molekuli je ekvivalentno električnom dipolu. Pod djelovanjem vanjskog električnog polja bit će podvrgnut momentu, tako da je električni dipolni moment P molekule okrenut prema smjeru električnog polja. Zbog interferencije molekularnog toplinskog gibanja, ovo upravljanje je maleno i nemoguće je uskladiti električne dipolne momente svih molekula duž smjera električnog polja. Što je jače vanjsko električno polje piezoelektrične keramike piezoelektrične elektrode, to je redoslijed upravljanja električnim dipolnim momentom molekule uredniji. Na makroskopskoj razini, što se više polariziranih naboja pojavljuje na obje površine okomito na dielektrik i vanjsko električno polje, to je veći stupanj polarizacije. Kada se vanjsko električno polje ukloni, smjer električnog dipolnog momenta molekule postaje nepravilan raspored zbog toplinskog gibanja molekula, a dielektrik je i dalje neutralan. Polarizacija polarnih molekula leži u smjeru u kojem se ekvivalentni električni dipol okreće vanjskom električnom polju, pa se naziva orijentacijska polarizacija. Općenito, dok su molekule polarizirane u isto vrijeme, postoji i polarizacija pomaka. Iako su mikroskopski procesi polarizacije dvije vrste dielektrika, polarni su različiti, ali su makroskopski učinci isti. Polarizirani naboji različitog broja piezoelektričnih pločastih senzora pojavljuju se na dvije suprotne površine dielektrika, a vanjsko električno polje se povećava. pojavljuju se više polarizirani naboji. Stoga, kada je fenomen polarizacije dielektrika makroskopski opisan u nastavku, nije potrebno dijeliti na dvije vrste dielektrika za raspravu.