Koja je polarizacija piezoelektrične keramike

Da li je proces polarizacije piezo keramike dovoljan ili ne ima veliki utjecaj na svojstva materijala. Stoga je potrebno razumno odabrati uvjete polarizacije, polarizacijsko električno polje, polarizacijsku temperaturu i polarizacijsko vrijeme, koji se nazivaju tri elementa polarizacije.

(1) Polarizirano električno polje

Domene se mogu poravnati u smjeru električnog polja pod djelovanjem polariziranog električnog polja, tako da je ono glavni faktor u stanju polarizacije. Što je veća polarizacija električnog polja, veći je učinak poravnanja domena, to je polarizacija dovoljnija. Ali različite formule trebale bi biti različite u visini. Veličina polariziranog električnog polja ovisi uglavnom o koercitivnom polju EC piezoelektrične keramike. Polarizacijsko električno polje mora biti veće od EC kako bi se domene usmjeravale i poravnavale u smjeru vanjskog polja. Općenito je 2-3 puta veći od EC. Veličina EC-a povezana je sa sastavom i strukturom piezo keramike. Za materijale na bazi tetragonalne faze PZT, EC raste kako omjer Zr/Ti opada. U trosmjernom području promjena EC s omjerom Zr/Ti nije značajna. Ako se omjer supstitucije smanji, omjer kristalne osi c/a materijala, rotacija domene od 90o proizvodi malo unutarnje naprezanje, rotacija je lagana, a EC je niži. Meki aditivi smanjuju EC, a tvrdi dodaci povećavaju EC. Praktični materijal serije PZT EC je u rasponu od 0,6-1,6 Kv/mm. EC također opada s povećanjem temperature. Stoga, ako se polarizacijska temperatura poveća, polarizacijsko električno polje se može odgovarajuće smanjiti.

Polarizirano električno polje također je ograničeno probojnom čvrstoćom Eb piezo keramike. Jednom kada polarizirano električno polje dosegne veličinu Eb, piezo keramika nakon kvara postaje otpad. Eb naglo pada zbog prisutnosti pora, pukotina i neravnomjernog sastava. Stoga proces predpripreme mora osigurati gustoću i ujednačenost proizvoda. Veličina Eb također je povezana s polarizacijskom debljinom piezo diskova i cilindara, a njezin odnos je otprilike u skladu s formulom: Eb = 26,2t0,39, gdje je Eb probojno električno polje (kV/cm), a t debljina (cm). Stoga, za deblje proizvode, polarizacijsko električno polje se odgovarajuće smanjuje povećanjem polarizacijske temperature, vrijeme polarizacije se produljuje kako bi se postigao dobar polarizacijski učinak.

U uvjetima polariziranog električnog polja i vremena polarizacije, kada je temperatura polarizacije aplikacija piezoelektričnih pretvarača visoka, orijentacija domene je lakša i učinak polarizacije je bolji. Glavni razlozi su sljedeći: (1) Anizotropija piezo kristala opada s povećanjem temperature, a unutarnje naprezanje domene postaje manje, odnosno otpor je mali, pa je polarizacija lakša. 2 Petlja histereze postaje uža s porastom temperature, odnosno koercitivno polje postaje sve manje i zapravo olakšava kretanje domene. 3 Učinak prostornog naboja opada s porastom temperature. Neke nečistoće uzrokuju veliku količinu prostornog naboja u proizvodu, što rezultira jakim poljem prostornog naboja, štiteći izvana primijenjeno polarizacijsko polje, koje ne pogoduje polarizaciji. Kada temperatura poraste, električna vodljivost proizvoda se povećava, prostorni naboj se lako migrira, akumulacija se smanjuje, a učinak zaštite polja prostornog naboja se smanjuje, što je povoljno za polarizaciju. Temperatura polarizacije je povezana sa sastavom materijala. Neki materijali sveobuhvatno odražavaju piezoelektrična svojstva na vrijednost koeficijenta elektromehaničke sprege kp u osnovi ne utječe temperatura polarizacije, koja se može polarizirati na nižim temperaturama, kao što je PZT sustav s mekim aditivima. Neki materijali zahtijevaju polarizaciju na višim temperaturama da bi imali veći kp, kao što je PZT piezoelektrični keramički element s tvrdim dodacima. U praksi, kada je odabrana temperatura polarizacije, temperatura je viša, jer povećanje temperature polarizacije može skratiti vrijeme polarizacije i poboljšati učinkovitost polarizacije. Međutim, na višim temperaturama, problem koji se često susreće je da je otpornost proizvoda premala, struja curenja je velika, a otporni napon je nizak, to jest, napon se ne može dodati. Osim što je povezano s formulacijom, to je također povezano s niskom gustoćom i niskim električnim otporom. Za artikle koji se odnose samo na formulaciju, smanjuje se samo polarizacijsko polje i produljuje vrijeme polarizacije.

(3) Polarizirano vrijeme