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ピエゾセラミックスの分極処理が十分であるかどうかは、材料特性に大きな影響を与えます。したがって、分極の三要素と呼ばれる分極条件、分極電場、分極温度、分極時間を合理的に選択する必要がある。
(1)分極電界
ドメインは分極電場の作用下で電場の方向に整列することができるため、分極状態の主な要因となります。分極電場が高いほど、ドメインの配向の効果が大きくなり、分極がより十分になる。ただし、式が異なれば高さも異なるはずです。分極電界の大きさは主に圧電セラミックの抗電界 EC に依存します。分極電場は、ドメインを操作して外部場の方向に整列させるために EC より大きくなければなりません。一般的にECの2～3倍です。 EC のサイズは、圧電セラミックスの組成と構造に関係します。正方晶系の PZT ベースの材料では、Zr/Ti 比が減少するにつれて EC が増加します。 3 方向領域では、Zr/Ti 比による EC の変化は顕著ではありません。置換率が減少すると、材料の結晶軸比 c/a が低下し、90°ドメイン回転により生じる内部応力が小さくなり、回転が容易になり、EC が低くなります。ソフト添加剤は EC を減少させ、ハード添加剤は EC を増加させます。実際の PZT シリーズ材料の EC は 0.6 ～ 1.6 Kv/mm の範囲にあります。 EC も温度の上昇とともに減少します。したがって、分極温度が上昇すると、それに応じて分極電界を減少させることができる。
分極電界は、圧電セラミックの破壊強度 Eb によっても制限されます。分極電界が Eb サイズに達すると、圧電セラミックスは破壊されて廃棄物になります。細孔、亀裂、不均一な組成の存在により、Eb は急激に低下します。したがって、前準備プロセスでは製品の密度と均一性を確保する必要があります。 Eb サイズは圧電ディスクとシリンダーの分極厚さとも関係しており、その関係は次の式にほぼ一致します: Eb = 26.2t0.39 、ここで Eb は破壊電界 (kV/cm)、t は厚さ (cm) です。したがって、より厚い製品の場合、分極温度を高くすることで分極電界がそれに応じて減少し、分極時間が長くなり、良好な分極効果が得られます。
分極電界と分極時間の条件下で、圧電トランスデューサ用途の分極温度が高いと、ドメイン配向の配向が容易になり、分極効果がより良くなります。その主な理由は次のとおりです。 (1) 温度の上昇とともにピエゾの結晶異方性が小さくなり、ドメインの内部応力が小さくなる、つまり抵抗が小さいため分極しやすくなります。 2 温度が上昇するとヒステリシス ループが狭くなり、つまり抗磁場が小さくなり、実際にドメインの動きが容易になります。 3 空間電荷効果は温度の上昇とともに減少します。一部の不純物は製品内に大量の空間電荷を引き起こし、その結果強い空間電荷場が発生し、分極に寄与しない外部から印加される分極場を遮蔽します。温度が上昇すると、製品の導電率が増加し、空間電荷が移動しやすくなり、蓄積が減少し、空間電荷場の遮蔽効果が減少するため、分極に有利になります。分極温度は材料の組成に関係します。一部の材料は、電気機械結合係数 kp 値の圧電特性を包括的に反映し、基本的に分極温度の影響を受けず、ソフト添加剤を含む PZT システムなど、低温で分極することができます。 PZT などの一部の材料では、より大きな kp を得るために高温での分極が必要です 硬質添加剤を含む圧電セラミック素子 。実際には、分極温度を高くすることで分極時間を短縮し、分極効率を向上させることができるため、分極温度を選択する際にはより高温になりますが、温度が高くなると製品の抵抗率が小さすぎたり、漏れ電流が大きくなったり、耐電圧が低くなる、つまり電圧を加えることができないという問題が発生することが多くなります。これは配合に関係することに加えて、密度の低さと電気抵抗率の低さも関係しています。処方のみに関連する記事の場合、分極場のみが減少し、分極時間が延長されます。
(3) 分極時間
