Istraživanje performansi pomaka višeslojnog piezoelektričnog keramičkog mikroaktivatora PZT čipa (2

 Usporedba gustoće, dielektrične konstante i piezoelektričnog koeficijenta PZN-PZ-PT keramičkog filma dobivenog metodom lijevanja i metodom suhog prešanja:

  Slika prikazuje statičku krivulju karakteristike napona i pomaka PZT višeslojnog piezoelektričnog keramičkog mikroaktuatora u uzdužnom pomaku. Iz ove krivulje može se vidjeti da kada primijenjeni napon postupno raste i zatim se vraća na nulu, uređaj počinje. Kao što je prikazano u jednadžbi (1), pomak se generira na linearan i kvazi-linearan način, a zatim se pomiče na nelinearan način; kada se napon smanji od maksimalnog napona, njegov pomak se više ne vraća kao izvorni pomak, već dolazi do kašnjenja pomaka. Ovaj odnos histereze između napona i pomaka važna je značajka fleksibilnosti temeljene na PZT-u zaliha piezokeramičkih prstenastih uređaja za pomicanje. Razlog ove histereze napona-pomaka povezan je s kristalnom strukturom i strukturom električne domene piezoelektrične keramike na bazi PZT-a. Budući da je PZT piezokristalna struktura piezoelektrične keramike perovskitna struktura, a njene konstante rešetke a i c osi su različite; kada je piezoelektrična keramika polarizirana, još uvijek postoji mnogo 90 električnih domena u kristalima. U niskom električnom polju (odgovarajući napon je također relativno nizak), pomak piezoelektrične keramike uglavnom je posljedica polarizacije električnog dipola pod djelovanjem električnog polja, tako da se promjena intenziteta njegove polarizacije kombinira s elektrostrikcijskim učinkom, ili obrnuti električni učinak uzrokuje njegov linearni mehanički pomak; međutim, kada je piezoelektrična keramika podvrgnuta visokom električnom polju, 90 domena u kristalu počinju se okretati, tako da osi a i c nejednakih konstanti rešetke uzrokuju Pomak piezoelektrične keramike povećava se nelinearno u smjeru paralelnom ili okomitom na električno polje. Kada napon padne s maksimalne vrijednosti, postoje dvije reverzibilne i ireverzibilne domene u 90 domena. Te ireverzibilne domene postoje. Zbog toga se piezoelektrična keramika pojavljuje kao fenomen histerezne petlje napona-pomaka.

 Piezoelektrična izvedba svakog piezoelektričnog keramičkog sloja u piezoelektričnom keramičkom mikroaktivatoru čipa intuitivno se procjenjuje. Kada se višeslojni čip piezoelektrični keramički mikro-aktuator primijeni s naponom od 2,3 V (električno polje je 50 V/mm, blizu je okretanja električne domene i električnog polja praga), uređaj stvara ukupni pomak od oko 0,04 μm. Kada se smatra da upravljanje električnom domenom ima mali učinak na piezoelektrično naprezanje, prosječno piezoelektrično naprezanje svakog piezoelektričnog keramičkog sloja može se izračunati iz jednadžbe (2) Koeficijent d33≈500pC / N. Ova vrijednost je u osnovi blizu navedene vrijednosti d33. Stoga se može smatrati da je piezoelektrična izvedba monolitna piezokeramički cilindrični pretvarač razvijen u ovom radu dosegao je monolitni lijevani keramički film i rasuti dio.

Rezultati slike također pokazuju da višeslojni piezoelektrični keramički mikroaktivator može proizvesti veliki pomak od oko 1 μm pod relativno niskim radnim naponom od 38 V, ali je veličina uređaja vrlo mala. Stoga se ovaj uređaj može primijeniti u nekim područjima visoke tehnologije s niskim radnim naponom, velikim pomakom i malom veličinom uređaja, tvrdi diskovi zahtijevaju malu veličinu uređaja i radni napon <12 V. Kada se koristi fleksibilna piezoelektrična keramika serije PZT piezo, kada se promijeni obrnuti napon ili električno polje u suprotnom smjeru, lako je izazvati depolarizaciju piezoelektrične keramike, što smanjuje piezoelektričnu izvedbu i smanjuje pomak. Stoga uređaji s višeslojnim čipom obično rade s jednosmjernim pozitivnim naponom. Višeslojni čip s jednosmjernim sinusoidnim valnim oblikom izmjeničnog napona i njegov dinamički spektar odziva pomaka. Iz krivulje odziva pomaka prikazane na slici, može se vidjeti da višeslojni čip uređaj ima jednosmjernu sinusoidnu izmjeničnu struju pri vršnom vršnom naponu od 12 V i frekvenciji od 1 kHz. Pod djelovanjem, maksimalni pomak je 0,28 μm, što je u osnovi isto kao i statički pomak pri 12 V DC, što ukazuje da pod električnim poljem od 250 V / mm nema očite ovisnosti između njegovog pomaka i frekvencije. osim toga, dinamički pomak uređaja je u osnovi u obliku sinusnog vala, a fazna razlika u odnosu na napon također je vrlo mala (teško je izračunati faznu razliku na slici), što ukazuje da pomak višeslojnog uređaja može pratiti promjenu električnog polja kako bi proizveo pomak. Činjenica U gore navedenom, izvedba gore navedenog dinamičkog pomaka u osnovi je nepromijenjena u frekvencijskom rasponu koji se mjeri od 100 Hz do 5 kHz, što se može vidjeti iz prikazanih krivulja pomaka i spektra fazne razlike uređaja s višeslojnim čipom. Valni oblik napona V = 6 (1 + sinωt), dinamički pomak generiran pod utjecajem različitih frekvencija napona gotovo se ne mijenja s frekvencijom, a njegova se fazna razlika mijenja samo oko 5 kHz.

2. Karakteristike napona i pomaka višeslojnih čip uređaja povezane su s kristalnom strukturom i ponašanjem električne domene PZT piezoelektričnih keramičkih materijala pod djelovanjem električnih polja. Električne domene se još uvijek mogu dobro okretati pod djelovanjem niskofrekventnih električnih polja, što čini frekvencijski raspon od 100Hz do 5kHz. Veličina unutarnjeg dinamičkog pomaka piezoelektrični keramički cilindar ostaje u osnovi nepromijenjen.

3. Korištenje inverznog piezoelektričnog učinka za proučavanje zakona promjene pomaka uzrokovanog električnim dipolima i domenama pod djelovanjem električnog polja dobra je metoda za proučavanje mikroskopskih svojstava piezoelektričnog tijela i piezoelektričnog koeficijenta.