Nieuws

Je bent hier: Thuis / Nieuws / Basisprincipes van piëzo-elektrische keramiek / Het basisprincipe van piëzo-elektrisch keramiekmateriaal

Het basisprincipe van piëzo-elektrisch keramiekmateriaal

Aantal keren bekeken: 7 Auteur: Site-editor Publicatietijd: 10-09-2018 Herkomst: Locatie

Informeer

1. Domein:

Over het algemeen zijn de richtingen van spontane polarisatie van ferro-elektrische materialen verschillend, maar in een klein gebied zijn de spontane polarisatierichtingen van de respectieve eenheidscellen hetzelfde, en dit kleine gebied wordt een ferro-elektrisch domein genoemd. De grensmuur tussen de twee domeinen wordt domeinmuur genoemd en kan worden verdeeld in een domeinmuur van 90°, een domeinmuur van 180° en dergelijke, afhankelijk van de spontane polarisatierichtingen van de twee domeinen. De domeinmuur bevindt zich meestal in de buurt van de piëzo-elektrische keramiekkristaldefecten , en de domeinwand kan niet gemakkelijk worden verplaatst vanwege de interne spanning in het defectgebied. De oriëntatie van aangrenzende domeinen is over het algemeen 'end-to-tail', en een speciale vorm van 'head-to-head, tail-to-tail' zal verschijnen onder de werking van het spanningsveld om de vermindering van energie te vergemakkelijken. Het observatiedomein kan een chemische etsmethode, een polariserende microscoopmethode of een röntgentopografiemethode zijn.

2. Ferro-elektriciteitsconcept:

Sommige piëzokristallen vertonen spontane polarisatie-eigenschappen. Er is een inherent elektrisch moment voor spontane polarisatie in ferro-elektrische materialen; in ferro-elektrische kristallen gaat de domeinstructuur gewoonlijk gepaard, en de elektrische momenten van spontane polarisatie in hetzelfde domein zijn in dezelfde richting; wanneer het ultrasone gepolariseerde piëzotransducerkristal groot genoeg is, kunnen verschillende domeinen van elektrische piëzo elk opheffen vanwege verschillende oriëntaties, zodat de macroscopische polarisatie niet zichtbaar wordt. De spontane polarisatie van elektrisch moment kan van richting veranderen onder invloed van een extern elektrisch veld; onder invloed van het wisselende externe elektrische veld E verschijnt de relatie tussen de macroscopische polarisatie-intensiteit p van het ferro-elektrische lichaam en E op de retourlijn. Deze eigenschappen van ferro-elektriciteit lijken sterk op ferromagnetisme, daarom worden ze ferro-elektriciteit genoemd. In het ferro-elektrische lichaam is de macroscopische polarisatie-intensiteit p = 0 in het algemeen het gevolg van de domeinstructuur. Als het externe elektrische veld E erg klein is, heeft p een lineair verband met E. Als E groot genoeg is, wordt een curve waarin p achter E blijft een hysteresislus genoemd. Na een herhaalde wisselende polarisatie van een sterk wisselend elektrisch veld met een vaste amplitude heeft de hysteresislus een in hoofdzaak stabiele vorm.

2A776AEC688DF052E10FA1C6D7EA551C

Ps is de spontane polarisatie van een enkel domein zonder elektrisch veld; Pr is de resterende polarisatie; Ec is een dwingend elektrisch veld. Wanneer het externe elektrische veld op het ongepolariseerde monster begint te werken, wordt de resterende polarisatie Pr op het monster gegenereerd. Om de resterende polarisatie tot nul terug te brengen, moet het dwingende elektrische veld Ec in de tegenovergestelde richting worden aangelegd. Het elektrische veld in de tegenovergestelde richting vergroot de polarisatie in de tegenovergestelde richting, waardoor de gehele hysteresislus ontstaat. Het verandert langs deze curve elke keer dat het gepolariseerd is. Verschillend piëzo-elektrische transducer piëzo-elektrische keramiek heeft verschillende hysteresislussen. Het polarisatieproces is een zeer gecompliceerd proces. Bij polarisatie is niet alleen een hoger elektrisch veld vereist, maar verschillende diktes vereisen ook verschillende tijden, en het optimale polarisatie-effect kan worden bereikt bij een hogere temperatuur. Het gepolariseerde piëzo-elektrische keramische materiaal verliest het polarisatie-effect bij een bepaalde hoge temperatuur, en verschillende piëzo-elektrische materialen hebben verschillende faaltemperaturen. Hier moet rekening mee worden gehouden bij het selecteren van piëzo-elektrische keramische materialen. De polarisatie-eigenschappen van piëzo-elektrische keramiek zijn de kennis die ontwerpers van piëzo-elektrische geofoons moeten beheersen. Het prestatieverschil tussen piëzo-elektrische pre-polarisatie en post-polarisatie van piëzo-elektrische keramische materialen is groot.

3. Piëzo-elektrisch effect:

Het piëzo-elektrisch effect kan worden onderverdeeld in een positief piëzo-elektrisch effect en een omgekeerd piëzo-elektrisch effect. Aan beide uiteinden van de gepolariseerde piëzo-elektrische keramische plaat treedt een gebonden lading op, zodat een laag vrije lading van buitenaf op het oppervlak van de elektrode wordt geadsorbeerd. Wanneer een externe druk F op de keramische plaat wordt uitgeoefend, wordt de PZT-materialen piëzo-keramiek vervormt onder invloed van een externe kracht en binnenin treedt een polarisatiefenomeen op piëzo-elektrisch keramisch element , en positieve en negatieve tegengestelde ladingen verschijnen op de tegenoverliggende oppervlakken van de keramische plaat. Er zal een ontlading plaatsvinden. Integendeel, trekken veroorzaakt opladen. Wanneer de externe kracht wordt verwijderd, keert deze terug naar de ongeladen toestand. Het fenomeen dat dit mechanische effect wordt omgezet in een elektrisch effect behoort tot het positieve piëzo-elektrische effect. Bovendien heeft piëzo-elektrische keramiek de eigenschap van spontane polarisatie, en kan spontane polarisatie worden getransformeerd door de werking van een extern elektrisch veld. Wanneer een extern elektrisch veld wordt aangelegd op een piëzo-elektrisch diëlektricum, treedt er daarom een verandering op, zoals weergegeven in de figuur, en wordt het piëzo-elektrische keramiek vervormd. Piëzo-elektrische keramiek wordt echter vervormd omdat wanneer hetzelfde externe elektrische veld als de spontane polarisatie wordt toegevoegd, de polarisatie wordt versterkt. De toename van de polarisatie-intensiteit zorgt ervoor dat de piëzo-elektrische keramische plaat langer wordt in de polarisatierichting. Als daarentegen het omgekeerde elektrische veld wordt aangelegd, worden de piëzo-keramische materialen in de polarisatierichting verkort. Dit fenomeen dat door een elektrisch effect in een mechanisch effect verandert, is een omgekeerd piëzo-elektrisch effect.