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圧電結晶トランスデューサは、 エレクトロニクス、光、熱、音響の分野で広く使用されており、防衛産業、民生産業、日常生活において重要な機能性材料となっています。それらは現在の機能性材料の主要な研究方向です。現在、最も使用されている圧電セラミックは依然としてチタン酸ジルコン酸鉛 (PZT) とその三元または四元セラミックです。分極プロセスは、圧電セラミックデバイスの製造における重要なプロセスです。分極プロセスは、圧電セラミックスのドメイン構造の移動と発達のプロセスです。圧電セラミックスは人為的に分極する前は等方体であり、外部から圧電効果を示さない。分極後は残留分極により異方体となり圧電効果を持ちます。分極した圧電セラミックの誘電特性と弾性特性は、分極の程度に関係します。圧電磁器の分極度を高くし、その圧電特性を十分に発揮させるためには、分極電界強度（E）と分極温度（T）を適切に選択する、最適な分極条件を採用する必要があります。そして分極時間(t)。分極プロセスの 3 つの条件は相互に関連しています。分極電場が弱い場合は、温度を上げて分極時間を延長することで補償できます。電界が強く、温度が高い場合、分極時間を短縮することができます。ただし、分極の 3 つの条件は圧電セラミックスの組成と密接に関係しています。 PZT 圧電セラミック材料の場合、抗電界が低減されます。伝統的な方法は、ジルコニウムとチタンの比率を調整することです。ジルコニウムとチタンの比率が大きくなると、抗電場が小さくなり、分極電場も小さくなります。ジルコニウムとチタンの比率を増やしても、分極プロセス条件は大幅には改善されません。
製造や科学研究では、圧電セラミック材料の性能を向上させるために、特定の酸化物や化合物が微量添加剤としてよく使用されます。これらの微量添加剤は、PZT 内の一部のチタン イオンとジルコニウム イオンの位置を置き換え、粒子内のドメインを移動しやすくします。これにより抗電界が大幅に減少し、分極の 3 条件も減少します。二極化しやすい。長期間にわたる実験の繰り返しの結果、6.5 MHz 圧電セラミック フィルターは変性 PZT で作られており、その組成は Pb0 であることが判明しました。 90Sr0。 05Mg0。 03Ba0。 Ｏ２（Ｚｒ０．５３Ｔｉ０．４７）Ｏ３＋ＣｅＯ２＋ 圧電セラミック原料を仮焼、成形、焼成、研磨した後、２４ｍｍ×０．３５ｍｍの円形の圧電セラミック円板を形成し、その円形の圧電セラミック円板の両面を銀色にした後、１００℃のオーブンに入れて１０分以上焼成し、タイルを剥がす。銀の層。次に、銀ピエゾ板を箱型炉に入れ、１５℃／６分の一定温度で１００℃まで昇温し、０．５℃ずつ昇温して１５℃／６分の一定温度まで昇温する。 400 °C で、20 °C / 6 分の一定温度で温度を 700 °C まで上昇させました。 20 分間一定温度にした後、温度を 100 °C 未満までゆっくり下げました。銀メッキ磁器片を室温で 12 時間置き、シリコーンオイルバスに置き、異なる分極条件下で分極処理を施しました。圧電特性 接線方向の圧電管は 24 時間放置後に測定されました。
圧電特性に対する分極電場の影響
分極プロセスでは、分極電場がドメインを制御するための外部駆動力となります。材料の飽和電界強度を超えない場合、Eが大きいほどドメイン配列の配向の影響が大きくなり、分極度が完全に整うほど圧電性能が良くなります。低圧力では偏向または再配向が難しい電子は、高圧では偏向または再配向を受けやすくなり、分極がより完全になります。 180°の反転ドメインの場合、ドメインの反転はドメイン壁の横方向の移動によって逆ドメインを操作するのではなく、むしろ反転ドメイン内のサンプルのエッジに沿った電極付近で多くの分極を成長させます。電場の方向と一致する方向をもつ、新しい鋭利なドメイン。新しいドメインの核形成後、電場の作用下で進行し、サンプル全体に浸透します。電場が強化されると、新しいドメインが継続的に出現し、順方向の発達が逆方向ドメイン全体に伝播します。最終的に、逆ドメインは外部電場の方向と同じになり、隣接する等方ドメインと結合してより大きな体積を形成します。 90°ドメインの場合、ドメイン壁は横方向に移動することができ、90°ドメインの横方向の移動に必要な臨界電場は、尖った形状の新しいドメインコアに必要な臨界電場よりも小さいですが、90°ドメインのステアリングと外部電場の方向が必要です。一貫性を保つにはより大きな電場が必要であり、その新しいドメインの開発は主に 90 度のドメイン壁の横方向の移動を促す外部電場に依存しています。 t = 15 min、T = 130 °Cの条件下では、圧電セラミックスの分極はEによって変化し、圧電定数d33はEによって変化しました。E < 1.5 kV/mmの場合、Eの増加とともにd33はゆっくりと増加することがわかります。 E > 1.5 kV/mm の場合、E の増加とともに d33 は急速に増加しますが、E > 2.5 kV/mm の場合、d33 は突然急速に低下します。これは、E < 1.5 kV/mm の場合、分極によって材料が外部電場の方向に 180° ドメイン配向に容易に変化するだけであるため、d33 値が低くなり、増加が遅くなるからです。 E > 1.5 kVの場合、外部電場は材料の抗電場より大きいため、材料を回転させるのが難しい90°ドメインが外部電場の方向に向かう傾向があり、d33が急速に増加します。外部電界強度を増加し続けると、E > 2.0 kV/At mm では、材料の圧電ドメインの回転がほぼ完了するため、d33 の増加は遅くなる傾向があります。しかし、E が特定の値 (E > 2.5 kV/mm) に達すると、圧電セラミック内の自由電子は、失われたエネルギーよりも多くのエネルギーを電場で取得します。イオン化衝突理論によれば、各衝突後に自由電子が存在する可能性があります。エネルギーが蓄積されるとセラミックシートの温度が上昇し続け、圧電性能が低下し続け、最終的には熱破壊が発生します。さらに、印加される電場が十分に高い場合、量子力学のトンネル効果により、禁制帯電子が伝導帯に入る可能性があり、強い電場の作用下で自由電子が加速され、電子が衝突してイオン化します。このとき、電流の増加によりピエゾ結晶の局所的な温度が上昇し、ピエゾ結晶の一部が溶融して構造が破壊され、ピエゾセラミックの特性が劣化し、最終的に破壊に至る。
圧電特性に対する分極温度の影響
E = 2.0 kV/mm、t = 15 minの条件で、Tを変化させて圧電セラミックスを分極させます。 d33 と d33 の変化はより速く増加し始めます。温度が 130 °C に達した後も、d33 の値は基本的に変化しませんでした。これは、低温では温度が上昇するにつれてピエゾ結晶軸比が小さくなり、ドメイン活性が高まり、ドメインの90°ステアリングによる内部応力が小さくなる、すなわちドメインステアリングに影響を与えるためである。抵抗が小さく、ドメインが配向しやすいため分極が容易です。 T が 130 °C に達すると、ほとんどの圧電ドメインが回転し、ステアリングが飽和するため、d33 の値は変化しません。
分極状態は圧電セラミックスの性能に大きな影響を与え、分極電界は分極状態の主要因となります。理論的には、印加電界が抗電界強度を超えると、ドメインの大部分が回転して分極し、再配列されて完全分極するはずであるが、このような電界下では、長時間分極してもそれは得られない。より優れた圧電特性。材料の圧電特性を十分に発揮させるためには、飽和電界強度（抗電界強度の3～4倍）に電界を加える必要があります。したがって、抗電界は分極時に選択される電界の下限であり、飽和電界強度は分極時に選択される電界強度の上限であると考えることができ、飽和電界強度を超えると絶縁破壊が生じやすくなる。包括的な検討の結果、6.5 MHz 圧電セラミック フィルターの最適な分極プロセス パラメーターが決定されました。分極電界強度は 2.2 kV/mm、分極温度は 130 °C です。これに基づいて極が決定されます。時間は15分です。実験結果は、分極時間が 15 分を超えると、圧電性能への影響が明らかではないことを示しています。また、銀焼結工程において一般的に使用される高温銀ペーストの代わりに低温導電ペースト銀ペーストを使用すると、セラミックシートの圧電特性と機械特性をある程度向上させることができるが、接合強度が低くなり、コストが高くなることが実験で判明した。高価で工業生産には不向きです。焼成プロセスの実験では、圧電セラミックシートの温度が1250℃を超え、保持時間が2時間を超えると、分極中に破壊が起こりやすくなり、クラックが増加することがわかりました。これは、焼成温度が高く保持時間が長いほど結晶化が激しくなり、小さな粒子が大きな粒子となり、通常セラミックスの気孔率が増大し、セラミックスの密度が低下するためである。これにより、機械的強度と誘電率が低下し、同時に圧電セラミックの機械的品質係数も低下します。
ハンドオーバーが到着すると、ハンドオーバーが認証されます。成功すると、準備フェーズで割り当てられたリソースがプロトコル アクセス モジュールに渡され、コントロールへの呼び出しが開始されます。このとき、呼制御は、その呼を通常の端末呼であるとみなす。プロトコル アクセス モジュールが、端末が実際にメッセージにアクセスしたことを HOM に報告すると、スイッチは安定状態にあると考えることができます。スイッチインされた端末が内部ハンドオーバーやその後のハンドオーバーなどの他のハンドオーバーを必要とする場合、HO 機能の説明に従って完了できます。交換された OT 端は通話の OT 端とは何の関係もないことに注意してください。コールの T エンドと O エンドは、交換 O エンドまたは交換 T エンドにすることができます。 GSM および UMTS ハンドオーバーに関する研究の結果、モバイル ソフトスイッチに GSM および UMTS ハンドオーバーがある場合、シグナリング プロセスとメディア制御、特に BSSAP と RANAP のハンドオーバー メッセージの間に多くの類似点が存在します。ステートマシンの設計プロセスでは、2 つのプロトコルの融合を実装することが検討され、最終的には分離実装のスキームが採用されます。ハンドオーバーにおける単一プロトコルのシグナリング プロセスは複雑ではありません。ハンドオーバーの複雑さは主に、複数の異なるインターフェイス上のプロトコルの連携によって生じます。基地局サブシステム アプリケーション部 (BSSAP) と無線アクセス ネットワーク アプリケーション部 (RANAP) の 2 つのプロトコルにおけるハンドオーバー関連メッセージの融合は、ハンドオーバー ステート マシンの設計では大幅に簡素化できず、BSSAP でも同様になります。 RANAP プロトコルに適合した設計により、さらに複雑さが増します。さらに、融合によりメッセージとパラメータが冗長になったり、機能が失われたりします。
