Language
キャスト法と乾式プレス法で得られたPZN-PZ-PTセラミックス膜の密度、誘電率、圧電係数の比較：
図はPZT積層チップ圧電セラミックマイクロアクチュエータの縦変位モードにおける静電圧-変位特性曲線を示します。この曲線から、印加電圧が徐々に増加し、その後ゼロに戻るとデバイスが起動することがわかります。式 (1) に示すように、変位は線形および準線形で発生し、その後非線形でシフトします。最大電圧から電圧が低下すると、変位量は元に戻らず、変位遅れが発生します。電圧と変位の間のこのヒステリシス関係は、PZT ベースのフレキシブル製品の重要な特徴です。 在庫の圧電セラミックリング 変位デバイス。この電圧変位ヒステリシスの理由は、PZT ベースの圧電セラミックスの結晶構造と電区構造に関係しています。圧電セラミックスのPZTピエゾ結晶構造はペロブスカイト構造であり、a軸とc軸の格子定数が異なるため、結晶構造はペロブスカイト構造となっています。圧電セラミックスが分極しても、結晶内にはまだ多くの 90 個の電気ドメインが存在します。低電場（対応する電圧も比較的低い）では、圧電セラミックの変位は主に電場の作用下での電気双極子の分極によるものであり、その分極強度の変化が電歪効果と組み合わされて、または逆電気効果によって線形の機械的変位が引き起こされます。しかし、圧電セラミックスが高電界にさらされると、結晶内の 90 個のドメインが回転し始め、格子定数が等しくない a 軸と c 軸により、圧電セラミックスの変位は電場に平行または垂直の方向に非線形に増加します。電圧が最大値から減少すると、90 個の領域の中に可逆領域と不可逆領域が 2 つ存在します。このような不可逆的な領域が存在します。これにより、圧電セラミックスに電圧－変位のヒステリシスループ現象が現れます。
チップ型圧電セラミックスマイクロアクチュエータの各圧電セラミックス層の圧電性能を直感的に評価できます。積層チップ圧電セラミックスマイクロアクチュエータに2.3Vの電圧を印加すると（電界は50V/mm、電界回転および閾値電界に近い）、デバイスは合計約0.04μmの変位を生成します。電区ステアリングが圧電ひずみに与える影響が小さいと考えられる場合、各圧電セラミック層の平均圧電ひずみは式 (2) の係数 d33 ≒ 500pC / N から計算できます。この値は基本的に記載の d33 の値に近い値となります。したがって、モノリシックの圧電性能は、 この研究で開発された圧電セラミックシリンダートランスデューサーは、 モノリシックキャストセラミックフィルムとバルクに達しました。
また、図の結果から、積層チップ圧電セラミックスマイクロアクチュエータは、動作電圧が38Vと比較的低いにもかかわらず、素子サイズが非常に小さいにもかかわらず、1μm程度の大きな変位が得られることが分かりました。したがって、このデバイスは、動作電圧が低く、変位が大きく、デバイスサイズが小さい一部のハイテク分野に適用できます。ハードディスクドライブは、デバイスサイズが小さく、動作電圧<12Vを必要とします。 PZTピエゾシリーズのフレキシブル圧電セラミックスを使用している場合、逆方向の電圧や電界が変化すると、圧電セラミックスの脱分極が起こりやすくなり、圧電性能が低下し、変位量が減少します。したがって、多層チップデバイスは通常、一方向の正電圧で動作します。一方向正弦波交流電圧波形の多層チップデバイスとその動的変位応答スペクトル。図に示されている変位応答曲線から、多層チップデバイスはピーク-ピーク 12V、周波数 1kHz で一方向の正弦波 AC 電流を持っていることがわかります。この動作下では、最大変位は 0.28μm であり、これは基本的に 12V DC での静的変位と同じであり、250V/mm の電場下では、その変位と周波数の間に明らかな依存性がないことを示しています。また、素子の動的変位は基本的に正弦波であり、電圧との位相差も非常に小さい（図では位相差を計算するのは困難）ことから、積層型素子の変位が電場の変化に追従して変位を生じさせることができることが分かりました。事実 上記において、上記の動的変位の性能は、100Hz から 5kHz までの周波数範囲では基本的に変化しません。これは、示された積層チップ デバイスの変位と位相差のスペクトル曲線からわかります。電圧波形 V = 6 (1 + sinωt)、異なる電圧周波数の影響で生成される動的変位は周波数によってほとんど変化せず、その位相差は 5kHz 付近でのみ変化します。
2. 多層チップデバイスの電圧-変位特性は、電界の作用下での PZT 圧電セラミック材料の結晶構造と電気ドメインの挙動に関連しています。電気ドメインは、周波数範囲が 100Hz から 5kHz になる低周波電場の作用下でも十分に回転することができます。内部の動的変位のサイズは、 圧電セラミックシリンダーは 基本的に変わりません。
3.逆圧電効果を利用して、電場の作用下で電気双極子とドメインによって引き起こされる変位の変化則を研究することは、圧電体の微視的特性と圧電係数を研究する良い方法です。
