1 domain gerak Pada Pb (Zr0.52Ti0.48)O3 Komposisi keramik piezoelektrik bahan PZT , penambahan oksida seperti La2O3, Nb2O5, ThO2 dan WO3 menurunkan nilai Qm. Untuk menjelaskan pengurangan Qm, diusulkan mekanisme berikut. Ketika Pb2 + , Ti4 + , Zr4 + pada keramik PZT diganti dengan ion logam yang mempunyai valensi lebih tinggi dibandingkan Pb2 + atau Ti4 + atau Zr4 + seperti La3 + , Nb5 + , W6 + , dll., untuk mempertahankan sifat daya kisi, kekosongan Pb dihasilkan dalam keramik piezo. Kekosongan Pb ini mengurangi tegangan internal yang menghambat perputaran domain, sehingga domain menjadi mudah bergerak, gesekan internal meningkat, kerugian dielektrik meningkat, dan nilai Qm menurun. Pergerakan dinding domain diyakini menyebabkan nilai Qm berkurang. Selain itu, rumus yang disimpulkan oleh Yamauchi dan Takahashi mengetahui bahwa nilai Q-1m sebanding dengan rugi-rugi dielektrik. Salah satu penyebab kerugian dielektrik adalah konsumsi energi yang disebabkan oleh histeresis getaran dinding domain akibat aksi medan listrik bolak-balik. Oleh karena itu, histeresis getaran dinding domain menyebabkan hilangnya medium yang menyebabkan nilai Qm menurun. Jadi, pada bahan keramik piezoelektrik termodifikasi yang didoping Qm rendah, kesulitan gerak dinding domain secara langsung berhubungan dengan nilai Qm.
2 Biaya Ruang
Ketika Pb2 + , Ti4 + , Zr4 + dalam keramik piezo PZT digantikan oleh ion logam yang mempunyai valensi lebih rendah dari Pb2 + atau Ti4 + dan Zr4 + seperti K+, Na + , Cr3 + , Fe3 + , maka nilai Qm meningkat secara signifikan. Hal ini dapat dijelaskan dengan pengaruh space charge pada domain. Keramik piezoelektrik PZT murni menunjukkan konduksi tipe lubang karena kekosongan timbal, sedangkan aditif ion logam bervalensi rendah positif bertindak sebagai akseptor di dalam tubuh. Penambahan ion logam berbiaya rendah sangat meningkatkan pusat negatif dan lubang pembawa pada badan piezokeramik, sehingga menghasilkan muatan ruang dalam jumlah besar. Untuk menghilangkan medan listrik yang dihasilkan oleh perubahan terputus-putus pada dinding domain, muatan ruang bermuatan negatif terkonsentrasi di domain. Terminal positif dan muatan ruang bermuatan positif terkonsentrasi pada ujung negatif dinding domain, membentuk medan muatan ruang (Persamaan) yang sama dengan arah polarisasi domain. Ketika medan listrik eksternal diterapkan untuk memutar domain, tidak hanya mengatasi polarisasi spontan domain asli, tetapi juga mengatasi medan muatan ruang Persamaan. Artinya, efek muatan ruang menekan gerak domain, sehingga mengurangi gesekan internal dan meningkatkan nilai Qm. Untuk memperkirakan keberadaan dalam keramik .Besarnya muatan ruang yang dimasukkan dapat diamati. Definisinya adalah parameter besaran muatan ruang ( Ps - Pi) / Ps untuk mengkarakterisasi besaran muatan ruang. Nilai (Ps - Pi ) / Ps bervariasi menurut jenis dan jumlah pengotor. Untuk bahan tambahan logam berbiaya rendah (aditif keras), seiring dengan meningkatnya jumlah doping, jumlah biaya ruang meningkat, sedangkan jumlah biaya ruang untuk bahan tambahan mahal (aditif lunak) kecil dan hampir tidak mungkin diukur. Oleh karena itu, tekanan nilai Qm yang tinggi Pada keramik listrik, perubahan nilai Qm berhubungan dengan muatan ruang. Ketika suhu meningkat, muatan ruang bermigrasi ke dalam kristal keramik piezo , yang mengurangi akumulasi muatan ruang, mendorong pergerakan dinding domain, dan mengurangi nilai Qm. Untuk penambahan bahan lunak, karena keramik, jumlah muatan ruang yang dihasilkan di dalam tubuh sedikit, dan perubahan suhu menyebabkan migrasi muatan ruang menjadi kecil. Oleh karena itu, stabilitas suhu Qm umumnya lebih tinggi dibandingkan dengan aditif keras.
3 Resistivitas bodi Untuk material lunak yang dimodifikasi dengan aditif
resistivitas volumenya 1 hingga 2 kali lipat lebih tinggi dibandingkan material yang dimodifikasi dengan aditif keras karena sejumlah kecil dopan memberikan kelebihan elektron. Rekombinasi lubang asli mengurangi konsentrasi lubang elektron pada badan keramik piezo, sehingga meningkatkan resistivitas volume. Resistivitas volume yang tinggi bermanfaat untuk meningkatkan kuat medan listrik polarisasi keramik piezoelektrik, dan pergerakan orientasi domain lebih mencukupi, sehingga kerugian dielektrik meningkat dan nilai Qm menurun. Untuk material doping aditif keras, peningkatan muatan ruang dan resistansi curah disertai dengan peningkatan Qm. Semakin rendah suhu, semakin besar resistivitas massal material, sulit untuk memigrasikan muatan ruang, gerakan domain ditekan, dan nilai Qm menurun. Ketika hubungan antara resistivitas volume dan nilai Qm dikarakterisasi secara kuantitatif, seperti dijelaskan di atas, nilai Qm dinyatakan sebagai fungsi dari jumlah muatan ruang dan resistivitas volume.
4 Ukuran butir Ukuran butir besar selama proses polarisasi,
tegangan penjepitan yang dihasilkan pada batas butir kecil, material mudah terpolarisasi, gesekan internal berkurang, dan nilai Qm meningkat. Namun jika ukuran butir terlalu besar maka akan terjadi gap butir. Peningkatan, kekompakan, mempengaruhi kinerja piezoelektrik; butiran terlalu kecil, batas butir memiliki efek penjepitan yang kuat pada domain, membuat pergerakan kemudi domain menjadi sulit, sehingga mengurangi kinerja piezoelektrik. Oleh karena itu, ukuran butirnya harus sedang. Studi terhadap keramik piezoelektrik terner Pb (Mn1/ 3Sb2/ 3)2PbTiZrO3 yang didoping CeO2 menunjukkan bahwa, setelah penambahan CeO2, keramik menjadi padat dan butirannya sedang, sehingga memperbaiki struktur mikro keramik piezo. Diperoleh material motor ultrasonik gelombang berdiri dengan tegangan tinggi dan nilai Qm tinggi.
5 Studi konstanta kisi Diagram fase berbasis PZT bahan transduser cakram piezoelektrik dapat ditemukan bahwa penyesuaian rasio Zr/Ti dan komponen ketiga atau keempat akan menyebabkan perubahan parameter kisi; selain itu, ion doping masuk ke dalam kisi, kristal Parameter kisi juga berubah. Jika rasio sumbu kristal meningkat c/ a, pada saat polarisasi, polarisasi spontan Ps dari beberapa struktur sulit untuk diputar, mengakibatkan penurunan kinerja piezoelektrik; dan penurunan rasio sumbu kristal piezo c/a menghasilkan Ps. Pembalikannya mudah, menghasilkan peningkatan gesekan internal dan penurunan Qm. Oleh karena itu, untuk bahan keramik piezoelektrik berbasis timbal biner atau multi elemen, parameter kisi juga mempengaruhi nilai Qm.
6 Mode getaran Nilai Qm mencerminkan tingkat kerugian mekanis yang disebabkan oleh gesekan internal vibrator piezoelektrik selama resonansi. Jelasnya, nilai Qm berhubungan dengan mode getaran. Ini menggunakan bahan keramik piezoelektrik PMN2PZT untuk membuat vibrator piezoelektrik. Jika nilai Qm dan suhu vibrator segi empat giroskop dan vibrator silinder dihubungkan dengan suhu, ditemukan bahwa kurva Qm vibrator silinder kira-kira 30 °C lebih rendah dari vibrator tetragonal, yang berarti getaran tetragonal. Nilai Qm sekitar 0°C sesuai dengan nilai Qm vibrator silinder -30 hingga 80 °C. Oleh karena itu, penyesuaian nilai Qm dapat dipelajari tidak hanya dengan pemilihan komposisi material, tetapi juga dengan mengubah mode getaran.
Hubei Hannas Tech Co, Ltd adalah produsen keramik piezoelektrik dan transduser ultrasonik profesional, yang didedikasikan untuk teknologi ultrasonik dan aplikasi industri.
