Vijesti

Vi ste ovdje: Dom / Vijesti / Osnove piezoelektrične keramike / Osnovni princip piezoelektričnog keramičkog materijala

Osnovni princip piezoelektričnog keramičkog materijala

Pregleda: 7 Autor: Urednik stranice Vrijeme objave: 2018-09-10 Porijeklo: stranica

Raspitajte se

1.Domena:

Općenito, smjerovi spontane polarizacije feroelektrika su različiti, ali u malom području, smjerovi spontane polarizacije pojedinačnih ćelija su isti, a to malo područje naziva se feroelektrična domena. Granična stijenka između dviju domena naziva se stijenka domene i može se podijeliti na stijenku domene od 90°, stijenku domene od 180° i slično prema smjerovima spontane polarizacije dviju domena. Zid domene obično se nalazi u blizini kristalni defekt piezoelektrične keramike , a stjenka domene se ne pomiče lako zbog unutarnjeg naprezanja u području defekta. Orijentacija susjednih domena općenito je 'od kraja do repa', a poseban oblik 'glava do glave, rep do repa' pojavit će se pod djelovanjem polja naprezanja kako bi se olakšalo smanjenje energije. Domena promatranja može biti metoda kemijskog jetkanja, metoda polarizirajućeg mikroskopa ili metoda rendgenske topografije.

2. Koncept feroelektričnosti:

Neki piezo kristali pokazuju svojstva spontane polarizacije. Postoji inherentni spontani polarizacijski električni moment u feroelektricima; u feroelektričnim kristalima, struktura domene je obično popraćena, a spontani polarizacijski električni momenti u istoj domeni su u istom smjeru; kada je kristal ultrazvučnog polariziranog piezo pretvornika dovoljno velik, različite domene električnog piezoa mogu se poništiti zbog različitih orijentacija, tako da se makroskopska polarizacija ne otkriva. Spontana polarizacija električnog momenta može promijeniti smjer pod djelovanjem vanjskog električnog polja; pod djelovanjem izmjeničnog vanjskog električnog polja E na povratnom vodu pojavljuje se odnos između intenziteta makroskopske polarizacije p feroelektričnog tijela i E. Ova svojstva feroelektrika vrlo su slična feromagnetizmu, pa se nazivaju feroelektricitet. U feroelektričnom tijelu, makroskopski intenzitet polarizacije p=0 općenito je posljedica strukture domene. Kada je vanjsko električno polje E vrlo malo, p ima linearan odnos s E. Kada je E dovoljno veliko, krivulja u kojoj p zaostaje za E naziva se histerezna petlja. Nakon opetovane izmjenične polarizacije jakog izmjeničnog električnog polja fiksne amplitude, petlja histereze ima uglavnom stabilan oblik.

2A776AEC688DF052E10FA1C6D7EA551C

Ps je spontana polarizacija jedne domene bez električnog polja; Pr je rezidualna polarizacija; Ec je koercitivno električno polje. Kada vanjsko električno polje počne djelovati na nepolarizirani uzorak, na uzorku se stvara zaostala polarizacija Pr. Da bi se rezidualna polarizacija svela na nulu, mora se primijeniti koercitivno električno polje Ec u suprotnom smjeru. Električno polje u suprotnom smjeru povećava polarizaciju u suprotnom smjeru, tvoreći tako cijelu petlju histereze. Mijenja se duž ove krivulje svaki put kada je polarizirana. Drugačiji piezoelektrični pretvornik piezoelektrična keramika ima različite petlje histereze. Proces polarizacije je vrlo kompliciran proces. Kada se polarizira, nije potrebno samo jače električno polje, već različite debljine zahtijevaju različita vremena, a optimalni učinak polarizacije može se postići na višoj temperaturi. Polarizirani piezoelektrični keramički materijal gubi učinak polarizacije na određenoj visokoj temperaturi, a različiti piezoelektrični materijali imaju različite temperature kvara. Ovo treba imati na umu pri odabiru piezoelektričnih keramičkih materijala. Polarizacijska svojstva piezoelektrične keramike su znanje koje dizajneri piezoelektričnih geofona moraju ovladati. Razlika u izvedbi između piezoelektrične predpolarizacije i postpolarizacije piezoelektričnih keramičkih materijala je velika.

3. Piezoelektrični učinak:

Piezoelektrični učinak može se podijeliti na pozitivni piezoelektrični učinak i inverzni piezoelektrični učinak. Vezani naboj javlja se na oba kraja polarizirane piezoelektrične keramičke ploče, tako da se sloj slobodnog naboja s vanjske strane adsorbira na površini elektrode. Kada se vanjski pritisak F primijeni na keramičku ploču, PZT materijali piezo keramika deformira se pod djelovanjem vanjske sile, a unutar njega dolazi do pojave polarizacije piezoelektrični keramički element , a pozitivni i negativni suprotni naboji pojavljuju se na suprotnim površinama keramičke ploče. Doći će do pražnjenja. Naprotiv, povlačenje će uzrokovati punjenje. Kada se vanjska sila ukloni, vratit će se u nenabijeno stanje. Pojava da se taj mehanički učinak pretvara u električni spada u pozitivni piezoelektrični učinak. Osim toga, piezoelektrična keramika ima svojstvo spontane polarizacije, a spontana polarizacija se može transformirati djelovanjem vanjskog električnog polja. Stoga, kada se vanjsko električno polje primijeni na piezoelektrični dielektrik, dolazi do promjene kao što je prikazano na slici, a piezoelektrična keramika se deformira. Međutim, piezoelektrična keramika se deformira jer kada se doda isto vanjsko električno polje kao i spontana polarizacija, polarizacija se pojačava. Povećanje intenziteta polarizacije uzrokuje izduživanje piezoelektrične keramičke ploče u smjeru polarizacije. Naprotiv, ako se primijeni obrnuto električno polje, piezo keramika se skraćuje u smjeru polarizacije. Ovaj fenomen pretvaranja u mehanički učinak zbog električnog učinka je inverzni piezoelektrični učinak.