Apa polarisasi keramik piezoelektrik

Cukup atau tidaknya proses polarisasi keramik piezo berpengaruh besar terhadap sifat material. Oleh karena itu, perlu dilakukan pemilihan kondisi polarisasi, medan listrik polarisasi, suhu polarisasi dan waktu polarisasi secara wajar, yang disebut sebagai tiga elemen polarisasi.

(1) Medan listrik terpolarisasi

Domain-domain tersebut dapat disejajarkan searah medan listrik di bawah aksi medan listrik terpolarisasi, sehingga merupakan faktor utama dalam kondisi polarisasi. Semakin tinggi polarisasi medan listrik maka semakin besar pula efek penyelarasan domainnya, maka polarisasinya semakin mencukupi. Tetapi rumus yang berbeda harus memiliki tinggi yang berbeda. Besarnya medan listrik terpolarisasi terutama bergantung pada medan koersif EC dari keramik piezoelektrik. Medan listrik polarisasi harus lebih besar dari EC untuk mengarahkan domain dan menyelaraskan ke arah medan eksternal. Umumnya 2-3 kali lipat dari EC. Besar kecilnya EC berkaitan dengan komposisi dan struktur keramik piezo. Untuk bahan berbasis PZT fase tetragonal, EC meningkat seiring dengan menurunnya rasio Zr/Ti. Pada wilayah tiga arah, perubahan EC dengan rasio Zr/Ti tidak signifikan. Jika rasio substitusi menurun, rasio sumbu kristal c/a material, putaran domain 90o menghasilkan tegangan internal yang kecil, putaran mudah, dan EC lebih rendah. Aditif lunak mengurangi EC dan aditif keras meningkatkan EC. Bahan praktis seri PZT EC berada pada kisaran 0,6-1,6 Kv/mm. EC juga menurun dengan meningkatnya suhu. Oleh karena itu, jika suhu polarisasi meningkat, medan listrik polarisasi dapat dikurangi.

Medan listrik terpolarisasi juga dibatasi oleh kekuatan tembus Eb keramik piezo. Setelah medan listrik terpolarisasi mencapai ukuran Eb, keramik piezo menjadi limbah setelah rusak. Eb turun tajam karena adanya pori-pori, retakan dan komposisi yang tidak merata. Oleh karena itu, proses pra-persiapan harus menjamin kepadatan dan keseragaman produk. Ukuran Eb juga terkait dengan ketebalan polarisasi cakram dan silinder piezo, dan hubungannya secara kasar sesuai dengan rumus: Eb = 26.2t0.39, di mana Eb adalah gangguan medan listrik (kV/cm) dan t adalah ketebalan (cm). Oleh karena itu, untuk produk yang lebih tebal, medan listrik polarisasi juga berkurang dengan meningkatnya suhu polarisasi, dan waktu polarisasi diperpanjang untuk mencapai efek polarisasi yang baik.

Dalam kondisi medan listrik terpolarisasi dan waktu polarisasi, ketika suhu polarisasi aplikasi transduser piezoelektrik tinggi, orientasi orientasi domain lebih mudah dan efek polarisasi lebih baik. Alasan utamanya adalah sebagai berikut: (1) Anisotropi kristal piezo menurun dengan meningkatnya suhu, dan tegangan internal domain menjadi lebih kecil, yaitu resistansinya kecil, sehingga polarisasi lebih mudah. 2 Lingkaran histeresis menjadi lebih sempit dengan meningkatnya suhu, yaitu medan koersif menjadi lebih kecil, dan sebenarnya membuat pergerakan domain lebih mudah. 3 Efek muatan ruang berkurang seiring dengan meningkatnya suhu. Beberapa pengotor menyebabkan sejumlah besar muatan ruang pada produk, menghasilkan medan muatan ruang yang kuat, melindungi medan polarisasi yang diterapkan secara eksternal, yang tidak kondusif bagi polarisasi. Ketika suhu naik, konduktivitas listrik produk meningkat, muatan ruang mudah bermigrasi, akumulasi berkurang, dan efek pelindung medan muatan ruang berkurang, yang menguntungkan untuk polarisasi. Suhu polarisasi berhubungan dengan komposisi material. Beberapa bahan secara komprehensif mencerminkan sifat piezoelektrik dari koefisien kopling elektromekanis nilai kp pada dasarnya tidak dipengaruhi oleh suhu polarisasi, yang dapat terpolarisasi pada suhu yang lebih rendah, seperti sistem PZT dengan aditif lunak. Beberapa material memerlukan polarisasi pada suhu yang lebih tinggi untuk memiliki kp yang lebih besar, seperti PZT elemen keramik piezoelektrik dengan aditif keras. Dalam prakteknya, ketika suhu polarisasi dipilih, suhunya lebih tinggi, karena peningkatan suhu polarisasi dapat mempersingkat waktu polarisasi dan meningkatkan efisiensi polarisasi. Namun pada suhu yang lebih tinggi, masalah yang sering dihadapi adalah resistivitas produk terlalu kecil, arus bocor besar, dan tegangan penahan rendah, yaitu tegangan tidak dapat ditambahkan. Selain terkait dengan formulasinya, hal ini juga terkait dengan kepadatan yang buruk dan resistivitas listrik yang rendah. Untuk artikel yang hanya berkaitan dengan formulasi, hanya bidang polarisasi yang dikurangi dan waktu polarisasi diperpanjang.

(3) Waktu terpolarisasi