Penyelidikan tentang Prestasi Anjakan Mikroaktuator Seramik Piezoelektrik Cip PZT Berbilang Lapisan (2

 Perbandingan ketumpatan, pemalar dielektrik dan pekali piezoelektrik filem seramik PZN-PZ-PT yang diperoleh melalui kaedah tuangan dan kaedah menekan kering:

  Rajah menunjukkan lengkung ciri anjakan voltan statik bagi penggerak mikro seramik piezoelektrik cip berbilang lapis PZT dalam mod anjakan membujur. Daripada lengkung ini, dapat dilihat bahawa apabila voltan yang digunakan secara beransur-ansur meningkat dan kemudian kembali kepada sifar, peranti bermula Seperti yang ditunjukkan dalam persamaan (1), anjakan dijana dalam cara linear dan kuasi-linear, dan kemudian beralih dalam cara bukan linear; apabila voltan berkurangan daripada voltan maksimum, anjakannya tidak lagi kembali sebagai anjakan asal, tetapi lag anjakan berlaku. Hubungan histerisis antara voltan dan anjakan ini merupakan ciri penting bagi fleksibel berasaskan PZT cincin piezoceramic stok . peranti anjakan Sebab histeresis anjakan voltan ini berkaitan dengan struktur kristal dan struktur domain elektrik seramik piezoelektrik berasaskan PZT. Kerana struktur kristal piezo PZT bagi seramik piezoelektrik adalah struktur perovskit, dan pemalar kekisi paksi a dan c adalah berbeza; apabila seramik piezoelektrik dipolarisasi, masih terdapat banyak 90 domain elektrik dalam kristal. Dalam medan elektrik yang rendah (Voltan yang sepadan juga agak rendah), anjakan seramik piezoelektrik terutamanya disebabkan oleh polarisasi dipol elektrik di bawah tindakan medan elektrik, supaya perubahan dalam keamatan polarisasinya digabungkan dengan kesan elektrostriktif, atau kesan elektrik songsang menyebabkan anjakan mekanikal linearnya; walau bagaimanapun, apabila seramik piezoelektrik tertakluk kepada medan elektrik yang tinggi, 90 domain dalam kristal mula berputar, supaya paksi a dan c bagi pemalar kekisi yang tidak sama menyebabkan Anjakan seramik piezoelektrik meningkat secara tidak linear dalam arah selari atau berserenjang dengan medan elektrik. Apabila voltan berkurangan daripada nilai maksimum, terdapat dua domain boleh balik dan tidak boleh balik dalam 90 domain. Domain tak boleh balik ini wujud. Ini menjadikan seramik piezoelektrik muncul fenomena gelung histerisis anjakan voltan.

 Prestasi piezoelektrik setiap lapisan seramik piezoelektrik dalam penggerak mikro seramik piezoelektrik cip dinilai secara intuitif. Apabila penggerak mikro seramik piezoelektrik cip berbilang lapisan digunakan dengan voltan 2.3 V (medan elektrik ialah 50 V / mm, ia hampir dengan medan elektrik pusingan dan ambang domain elektrik), peranti menjana jumlah anjakan kira-kira 0.04 μm. Apabila stereng domain elektrik dianggap mempunyai kesan kecil pada terikan piezoelektrik, regangan piezoelektrik purata setiap lapisan seramik piezoelektrik boleh dikira daripada persamaan (2) Pekali d33≈500pC / N. Nilai ini pada asasnya hampir dengan nilai d33 yang disenaraikan . Oleh itu, boleh dianggap bahawa prestasi piezoelektrik monolitik transduser silinder piezoceramic yang dibangunkan dalam kerja ini telah mencapai filem seramik tuang monolitik dan pukal.

Keputusan rajah juga menunjukkan bahawa mikroaktuator seramik piezoelektrik cip berbilang lapisan boleh menghasilkan anjakan besar kira-kira 1 μm di bawah voltan operasi yang agak rendah iaitu 38V, tetapi saiz peranti adalah sangat kecil. Oleh itu, peranti ini boleh digunakan pada beberapa medan berteknologi tinggi dengan voltan kendalian rendah, anjakan besar dan saiz peranti kecil, pemacu cakera keras memerlukan saiz peranti kecil dan voltan pengendalian <12V. Apabila menggunakan seramik piezoelektrik fleksibel siri PZT piezo, Apabila voltan terbalik atau medan elektrik dalam arah yang bertentangan diubah, mudah untuk menyebabkan penyahkutuban seramik piezoelektrik, yang mengurangkan prestasi piezoelektrik dan mengurangkan anjakan. Oleh itu, peranti cip berbilang lapisan biasanya dikendalikan dengan voltan positif satu arah. Peranti cip berbilang lapisan bentuk gelombang voltan AC sinusoidal satu arah dan spektrum tindak balas anjakan dinamiknya. Daripada keluk tindak balas sesaran yang ditunjukkan dalam rajah, dapat dilihat bahawa peranti cip berbilang lapisan mempunyai arus AC sinusoidal satu arah pada puncak-puncak 12V dan frekuensi 1kHz. Di bawah tindakan itu, anjakan maksimum ialah 0.28μm, yang pada asasnya sama dengan anjakan statik pada 12V DC, ia menunjukkan bahawa di bawah medan elektrik 250V / mm, tidak ada pergantungan yang jelas antara anjakan dan kekerapannya. di samping itu, anjakan dinamik peranti pada asasnya dalam bentuk gelombang sinus, dan perbezaan fasa dari voltan juga sangat kecil (sukar untuk mengira perbezaan fasa dalam rajah), menunjukkan bahawa anjakan peranti multilayer boleh mengikuti perubahan medan elektrik untuk menghasilkan anjakan. Fakta Di atas, prestasi anjakan dinamik di atas pada asasnya tidak berubah dalam julat frekuensi yang berukuran dari 100Hz hingga 5kHz, yang boleh dilihat daripada lengkung spektrum anjakan dan perbezaan fasa peranti cip berbilang lapisan yang ditunjukkan. Bentuk gelombang voltan V = 6 (1 + sinωt), anjakan dinamik yang dihasilkan di bawah kesan frekuensi voltan yang berbeza hampir tidak berubah dengan frekuensi, dan perbezaan fasanya hanya berubah sekitar 5kHz.

2. Ciri-ciri anjakan voltan peranti cip berbilang lapisan adalah berkaitan dengan struktur kristal dan kelakuan domain elektrik bahan seramik piezoelektrik PZT di bawah tindakan medan elektrik. Domain elektrik masih boleh bertukar dengan baik di bawah tindakan medan elektrik frekuensi rendah, yang menjadikan julat frekuensi 100Hz hingga 5kHz. Saiz anjakan dinamik dalaman bagi silinder seramik piezoelektrik kekal pada asasnya tidak berubah.

3.Menggunakan kesan piezoelektrik songsang untuk mengkaji undang-undang perubahan sesaran yang disebabkan oleh dipol elektrik dan domain di bawah tindakan medan elektrik adalah kaedah yang baik untuk mengkaji sifat mikroskopik badan piezoelektrik dan pekali piezoelektrik.