Studi sulle proprietà caratteristiche della polarizzazione della ceramica piezoelettrica

Polarizzazione dello spostamento degli elettroni
Sotto l'azione di un campo elettrico esterno, la nuvola di elettroni negli atomi e negli ioni che compongono il dielettrico verrà distorta, provocando lo spostamento della nuvola di elettroni rispetto al nucleo, e quindi vengono calcolati il ​​modello e il modello dell'orbita circolare.

Polarizzazione di orientamento del momento di dipolo elettrico intrinseco
Se la molecola che costituisce il dielettrico è una molecola polare il cui centro di carica positiva non coincide con il centro della carica negativa, essa ha un momento di dipolo elettrico intrinseco. In assenza di un campo elettrico esterno, poiché il momento di dipolo elettrico delle molecole dielettriche in movimento termico è spazialmente disordinato, la probabilità di puntare in tutte le direzioni è la stessa, e i momenti di dipolo elettrico molecolare tra loro. Pertanto, il dielettrico nel suo insieme non ha momento dipolare elettrico. Quando viene applicato un campo elettrico esterno, le cariche positive e negative del dipolo elettrico molecolare sono influenzate dalla forza del campo elettrico, e c'è la tendenza a puntare verso la direzione del campo elettrico esterno, oppure devono essere mantenute in uno stato stabile, in modo che l'energia del sistema sia ridotta al minimo, ed è necessario puntare nella direzione del campo elettrico esterno. Oppure processo attorno a un campo elettrico esterno. Secondo la teoria statistica, il numero di particelle in energia. Secondo questo, la polarizzabilità a dell'orientamento delle acquistare un cristallo piezoelettrico può essere calcolato (il momento di dipolo elettrico intrinseco molecolare, k è la costante di Boltzmann, la polarizzabilità totale della molecola può essere considerata come un diverso meccanismo di polarizzazione. Se il numero di molecole per unità di volume è N, il vettore di polarizzazione macroscopica P può essere correlato alla polarizzabilità molecolare microscopica a. P = NaEP = eo (e - 1) E = NaE. Pertanto, la costante dielettrica relativa. Il campo elettrico effettivo E percepito da ciascuna polarizzazione molecolare in un 1£0E il mezzo è diverso dal campo elettrico medio macroscopico E. Per una molecola, non è influenzato solo da E, ma è influenzato anche dal campo elettrico generato da altre polarizzazioni. Il grado di risposta al cambiamento del campo esterno durante la polarizzazione del mezzo è rappresentato dal tempo di rilassamento. Il significato fisico di r è quello di aggiungere un campo elettrico costante al dielettrico. Dopo che la stabilizzazione è stata stabilizzata, il campo elettrico viene rimosso vettori del momento di dipolo per unità di volume) è ridotto a 1/e del P originale, cioè, poiché c'è un fenomeno di rilassamento durante la polarizzazione, D (vettore di spostamento), i cambiamenti in P ed E non sono in fase. D, P rimarranno indietro rispetto alla fase di E. Il campo elettrico alternato sinusoidale è rappresentato da un numero complesso. Un cicalino fatto di ceramica piezoelettrica è posizionato tra due fogli di elettrodi circolari e una tensione sinusoidale di frequenza angolare viene applicata al foglio di elettrodi. e la capacità C e l'ammettenza y dell'elettrodo sono Per C.la parte reale dell'ammettenza è espressa dal reciproco della scala di resistenza equivalente, ma la conduttività della corrente alternata è correlata alla polarizzazione. L'espressione di y indica che il condensatore che riempie il campione è equivalente alla connessione parallela della capacità rCo e della resistenza R. Lascia che l'ampiezza della tensione sinusoidale dalla sorgente del segnale sia la corrente riverberante attraverso il condensatore Nella tensione di ampiezza complessa =, in quel momento di =0, la corrente è la parte reale del lavoro nel processo di polarizzazione, e la parte immaginaria non è Lavoro, la parte immaginaria della permettività relativa riflette la perdita di energia durante il processo di polarizzazione. Definendo tan come fattore di perdita, i parametri dielettrici e, e e tan sono legati alla frequenza e alla temperatura del campo, i parametri dielettrici cambiano al variare della frequenza.

2 Analisi dello spettro di frequenza dielettrico delle ceramiche piezoelettriche
Le tre modalità di polarizzazione possono svolgere ruoli diversi in diversi dielettrici, alcuni dei quali sono principalmente di un tipo e altri sono secondari. Sulla base di questa teoria si può fare un'ipotesi: lo stesso dielettrico, quando il campo elettrico esterno è un campo elettrico alternato, produce un momento dipolare elettrico. Questa polarizzazione è chiamata polarizzazione di spostamento degli elettroni. La polarizzazione per spostamento degli elettroni è una forma di polarizzazione che hanno tutti i dielettrici. La polarizzazione dello spostamento di un elettrone indica che, a causa dell'influenza del campo elettrico esterno, l'elettrone avrà una certa probabilità di assorbire energia e di passare tra i livelli energetici corrispondenti. Poiché gli elettroni esterni sono debolmente legati agli atomi, lo spostamento elettronico degli atomi deriva principalmente dagli elettroni di valenza. La polarizzazione dello spostamento di Il trasduttore piezoelettrico del tubo piezoelettrico è espresso dalla definizione data dal modello secondo le tre modalità di polarizzazione utilizzando un guscio negativo sferico caricato puntiforme. Perché cambierà con il cambiamento del campo esterno e diminuirà gradualmente all'aumentare della frequenza del campo elettrico applicato. è noto che e è proporzionale ad a, quindi anche e diminuirà man mano che la frequenza del campo esterno aumenta. Per verificare l'ipotesi teorica, lo spettro dielettrico del cicalino piezoelettrico in ceramica viene misurato mediante uno spettrometro dielettrico. Si può vedere che quando viene applicato il campo elettrico alternato sinusoidale, il valore di e viene effettivamente ignorato. La legge dell'ipotesi diminuisce all'aumentare della frequenza. C'è una parte approssimativamente piatta al centro della curva, il che sembra essere contrario a quanto ipotizzato. Tuttavia, se si considera che all’aumentare della frequenza del campo elettrico esterno, l’orientamento del momento dipolare elettrico intrinseco è lento e non riesce a tenere il passo con la variazione del campo elettrico, che si riflette nella continua diminuzione del valore dell’annuncio. Se il valore dell'annuncio può essere tanto piccolo quanto trascurabile, allora a è semplicemente C . A causa della stessa struttura ceramica piezoelettrica, la regione della frequenza infrarossa è molto maggiore della frequenza relativamente bassa, quindi non è influenzata da un grande effetto. In questo momento e presenta naturalmente un segmento stabile e la curva mostra che la pendenza discendente è approssimativamente zero. Man mano che la frequenza continua ad aumentare, il crn inizia a diminuire in modo significativo e, sulla curva, la pendenza del declino è ampia. Per confermare la nostra analisi della mappa, possiamo fare riferimento ad altri campioni per verificare le ipotesi teoriche. Lo spettro di frequenza dielettrica della pellicola di cloruro di polivinile mostra che i risultati sperimentali sono in accordo con le ipotesi teoriche della curva dello spettro di frequenza dielettrica misurata.

3 Ulteriore miglioramento dell'esperimento
Sebbene questo esperimento mostri alcune caratteristiche della polarizzazione ceramica piezoelettrica sulla curva, a causa delle limitazioni dello spettrometro dielettrico di tipo DP-5 dell'apparecchiatura principale sperimentale, può solo misurare la variazione del valore s0 da 10 a 10 HZ, che è solo una misurazione. Dall'onda lunga alla parte corta dell'onda radio, il cambiamento della bocca e la maggior parte dei cambiamenti della ceramica si verificano principalmente nelle regioni delle microonde e degli infrarossi, e il picco del fattore di perdita tan0 appare anche nella parte ad alta frequenza. La relazione tra il tempo di rilassamento r e la frequenza del campo applicato 09 è nota, il che indica che la struttura interna della ceramica piezoelettrica e le sue caratteristiche piezoelettriche non possono essere ulteriormente comprese utilizzando lo spettrometro dielettrico di tipo DP-5. Per questo motivo, è necessario utilizzare uno spettrometro dielettrico con un intervallo di frequenza più ampio per misurare la ceramica piezoelettrica nella frequenza ultrabassa, alta frequenza per ottenere il valore di e, rendendo così le caratteristiche della ceramica piezoelettrica sempre più profonde. analisi.

Essendo un nuovo materiale fisico e chimico, la ceramica piezoelettrica ha un importante significato applicativo nei campi dell'ingegneria elettronica, dell'ingegneria dei materiali e del suono e della luce. Lo studio dello spettro dielettrico ceramico piezoelettrico può avere una comprensione più profonda della sua piezoelettricità, della struttura interna e della polarizzazione, in particolare della sua modalità di polarizzazione. Il modello di ricerca per le caratteristiche di polarizzazione della materia utilizzato in questo esperimento e la previsione delle immagini meritano ulteriore promozione e applicazione nella futura ricerca sperimentale.