Penelitian Kinerja Perpindahan Mikroaktuator Keramik Piezoelektrik Chip PZT Multilayer (2

 Perbandingan massa jenis, konstanta dielektrik dan koefisien piezoelektrik film keramik PZN-PZ-PT diperoleh dengan metode pengecoran dan metode pengepresan kering:

  Gambar tersebut menunjukkan kurva karakteristik perpindahan tegangan statis dari aktuator mikro keramik piezoelektrik chip multilayer PZT dalam mode perpindahan memanjang. Dari kurva ini terlihat bahwa ketika tegangan yang diberikan meningkat secara bertahap dan kemudian kembali ke nol, perangkat akan menyala. Seperti yang ditunjukkan pada persamaan (1), perpindahan dihasilkan secara linier dan kuasi-linier, dan kemudian digeser secara non-linier; ketika tegangan turun dari tegangan maksimum, perpindahannya tidak lagi kembali seperti perpindahan semula, tetapi terjadi lag perpindahan. Hubungan histeresis antara tegangan dan perpindahan merupakan fitur penting dari fleksibel berbasis PZT cincin piezoceramic stok . perangkat perpindahan Alasan histeresis perpindahan tegangan ini terkait dengan struktur kristal dan struktur domain listrik keramik piezoelektrik berbasis PZT. Karena struktur kristal piezo PZT pada keramik piezoelektrik merupakan struktur perovskit, dan konstanta kisi sumbu a dan c berbeda; ketika keramik piezoelektrik terpolarisasi, masih terdapat 90 domain listrik dalam kristal. Dalam medan listrik rendah (Tegangan yang sesuai juga relatif rendah), perpindahan keramik piezoelektrik terutama disebabkan oleh polarisasi dipol listrik di bawah aksi medan listrik, sehingga perubahan intensitas polarisasi dikombinasikan dengan efek elektrostriktif, atau efek listrik terbalik menyebabkan perpindahan mekanis liniernya; Namun, ketika keramik piezoelektrik dikenai medan listrik yang tinggi, 90 domain dalam kristal mulai berputar, sehingga sumbu a dan c dari konstanta kisi yang tidak sama menyebabkan Perpindahan keramik piezoelektrik bertambah secara non-linier dalam arah sejajar atau tegak lurus medan listrik. Ketika tegangan turun dari nilai maksimum, terdapat dua domain reversibel dan ireversibel di 90 domain. Domain yang tidak dapat diubah ini memang ada. Hal ini membuat keramik piezoelektrik muncul fenomena loop histeresis perpindahan tegangan.

 Kinerja piezoelektrik dari setiap lapisan keramik piezoelektrik dalam aktuator mikro keramik piezoelektrik chip dievaluasi secara intuitif. Ketika aktuator mikro keramik piezoelektrik chip multilayer diterapkan dengan tegangan 2,3 V (medan listrik 50 V / mm, dekat dengan putaran domain listrik dan ambang batas medan listrik), perangkat menghasilkan perpindahan total sekitar 0,04 μm. Apabila electric domain steering dianggap mempunyai pengaruh yang kecil terhadap regangan piezoelektrik, maka rata-rata regangan piezoelektrik setiap lapisan keramik piezoelektrik dapat dihitung dari persamaan (2) Koefisien d33≈500pC/N. Nilai ini pada dasarnya mendekati nilai d33 yang tertera. Oleh karena itu, kinerja piezoelektrik dapat dianggap monolitik transduser silinder piezoceramic yang dikembangkan dalam karya ini telah mencapai film keramik cor monolitik dan massal.

Hasil dari gambar tersebut juga menunjukkan bahwa mikroaktuator keramik piezoelektrik chip multilayer dapat menghasilkan perpindahan besar sekitar 1 μm di bawah tegangan operasi yang relatif rendah yaitu 38V, tetapi ukuran perangkatnya sangat kecil. Oleh karena itu, perangkat ini dapat diterapkan pada beberapa bidang teknologi tinggi dengan tegangan pengoperasian rendah, perpindahan besar, dan ukuran perangkat kecil, hard disk drive memerlukan ukuran perangkat kecil dan tegangan pengoperasian <12V. Ketika menggunakan keramik piezoelektrik fleksibel seri piezo PZT, Ketika tegangan balik atau medan listrik dalam arah yang berlawanan diubah, akan mudah menyebabkan depolarisasi keramik piezoelektrik, yang mengurangi kinerja piezoelektrik dan mengurangi perpindahan. Oleh karena itu, perangkat chip multi-layer biasanya dioperasikan dengan tegangan positif searah. Perangkat chip multi-lapis dengan bentuk gelombang tegangan AC sinusoidal searah dan spektrum respons perpindahan dinamisnya. Dari kurva respon perpindahan yang ditunjukkan pada gambar, terlihat bahwa perangkat chip multi-layer memiliki arus AC sinusoidal searah pada puncak-puncak 12V dan frekuensi 1kHz. Di bawah aksi, perpindahan maksimum adalah 0,28μm, yang pada dasarnya sama dengan perpindahan statis pada 12V DC, hal ini menunjukkan bahwa di bawah medan listrik 250V / mm, tidak ada ketergantungan yang jelas antara perpindahan dan frekuensinya. Selain itu, perpindahan dinamis perangkat pada dasarnya berbentuk gelombang sinus, dan beda fasa dari tegangan juga sangat kecil (sulit menghitung beda fasa pada gambar), yang menunjukkan bahwa perpindahan perangkat multilayer dapat mengikuti perubahan medan listrik untuk menghasilkan perpindahan. Fakta Di atas, kinerja perpindahan dinamis di atas pada dasarnya tidak berubah pada rentang frekuensi berukuran dari 100Hz hingga 5kHz, yang dapat dilihat dari kurva spektrum perpindahan dan perbedaan fasa perangkat chip multilayer yang ditunjukkan. Bentuk gelombang tegangan V = 6 (1 + sinωt), perpindahan dinamis yang dihasilkan di bawah pengaruh frekuensi tegangan yang berbeda hampir tidak berubah terhadap frekuensi, dan perbedaan fasanya hanya berubah sekitar 5kHz.

2. Karakteristik perpindahan tegangan perangkat chip multilayer terkait dengan struktur kristal dan perilaku domain listrik bahan keramik piezoelektrik PZT di bawah aksi medan listrik. Domain listrik masih dapat berputar dengan baik di bawah pengaruh medan listrik frekuensi rendah, yang membuat rentang frekuensi 100Hz hingga 5kHz. Ukuran perpindahan dinamis internal sebesar silinder keramik piezoelektrik pada dasarnya tidak berubah.

3. Menggunakan efek piezoelektrik terbalik untuk mempelajari hukum perubahan perpindahan yang disebabkan oleh dipol dan domain listrik di bawah aksi medan listrik adalah metode yang baik untuk mempelajari sifat mikroskopis benda piezoelektrik dan koefisien piezoelektrik.