Hva er polariseringen av piezoelektrisk keramikk

Hvorvidt polarisasjonsprosessen til piezokeramikk er tilstrekkelig eller ikke har stor innflytelse på materialegenskapene. Derfor er det nødvendig å med rimelighet velge polarisasjonsforholdene, det elektriske polarisasjonsfeltet, polarisasjonstemperaturen og polarisasjonstiden, som omtales som de tre elementene i polarisasjonen.

(1) Polarisert elektrisk felt

Domenene kan justeres i retning av det elektriske feltet under påvirkning av et polarisert elektrisk felt, så det er hovedfaktoren i polarisasjonstilstanden. Jo høyere det elektriske polarisasjonsfeltet er, jo større er effekten av justeringen av domenene, det er mer tilstrekkelig polarisasjonen. Men forskjellige formler bør være forskjellige i høyden. Størrelsen på det polariserte elektriske feltet avhenger hovedsakelig av tvangsfeltet EC til den piezoelektriske keramikken. Det elektriske polarisasjonsfeltet må være større enn EC for å styre domenene og justere i retning av det eksterne feltet. Det er vanligvis 2-3 ganger så mye som EC. Størrelsen på EC er relatert til sammensetningen og strukturen til piezokeramikken. For tetragonal fase PZT-baserte materialer øker EC når Zr/Ti-forholdet avtar. I treretningsområdet er endringen i EC med Zr/Ti-forholdet ikke signifikant. Hvis substitusjonsforholdet avtar, krystallakseforholdet c/a til materialet, 90o domenerotasjonen produserer en liten indre spenning, rotasjonen er lett, og EC er lavere. Myke tilsetningsstoffer reduserer EC og harde tilsetningsstoffer øker EC. Det praktiske materialet i PZT-serien EC er i området 0,6-1,6 Kv/mm. EC synker også med økende temperatur. Derfor, hvis polarisasjonstemperaturen øker, kan det elektriske polarisasjonsfeltet reduseres tilsvarende.

Det polariserte elektriske feltet er også begrenset av nedbrytningsstyrken Eb til piezokeramikken. Når det polariserte elektriske feltet når Eb-størrelsen, blir piezokeramikken bortkastet etter sammenbrudd. Eb synker kraftig på grunn av tilstedeværelsen av porer, sprekker og ujevn sammensetning. Derfor må forberedelsesprosessen sikre tettheten og jevnheten til produktet. Eb-størrelsen er også relatert til polarisasjonstykkelsen til piezoskivene og sylindrene, og forholdet samsvarer grovt sett med formelen: Eb = 26,2t0,39 , hvor Eb er det elektriske nedbrytningsfeltet (kV/cm) og t er tykkelsen (cm). Derfor, for tykkere produkter, reduseres det elektriske polarisasjonsfeltet tilsvarende ved å øke polarisasjonstemperaturen, polarisasjonstiden forlenges for å oppnå en god polarisasjonseffekt.

Under betingelsene for polarisert elektrisk felt og polarisasjonstid, når polarisasjonstemperaturen til piezoelektriske transduserapplikasjoner er høy, er orienteringen av domeneorienteringen lettere og polarisasjonseffekten bedre. Hovedårsakene er som følger: (1) Piezokrystallanisotropien avtar med økende temperatur, og den indre spenningen til domenet blir mindre, det vil si at motstanden er liten, så polarisering er lettere. 2 Hysteresesløyfen blir smalere med økende temperatur, det vil si at tvangsfeltet blir mindre, og faktisk gjør domenebevegelsen lettere. 3 Romladningseffekten avtar med økende temperatur. Noen urenheter forårsaker en stor mengde romladning i produktet, noe som resulterer i et sterkt romladningsfelt, som skjermer det eksternt påførte polarisasjonsfeltet, som ikke bidrar til polarisering. Når temperaturen stiger, øker den elektriske ledningsevnen til produktet, romladningen er lett å migrere, akkumuleringen reduseres, og skjermingseffekten til romladningsfeltet reduseres, noe som er gunstig for polarisering. Polarisasjonstemperaturen er relatert til materialsammensetningen. Noen materialer reflekterer de piezoelektriske egenskapene til den elektromekaniske koblingskoeffisienten kp-verdien er i utgangspunktet ikke påvirket av polarisasjonstemperaturen, som kan polariseres ved lavere temperaturer, for eksempel PZT-systemet med myke tilsetningsstoffer. Noen materialer krever polarisering ved høyere temperaturer for å ha større kp, for eksempel PZT piezoelektrisk keramisk element med harde tilsetningsstoffer. I praksis, når polarisasjonstemperaturen er valgt, er temperaturen høyere, fordi økning av polarisasjonstemperaturen kan forkorte polarisasjonstiden og forbedre polarisasjonseffektiviteten.Men høyere temperaturer er problemet ofte at produktets resistivitet er for liten, lekkasjestrømmen er stor, og motstandsspenningen er lav, det vil si at spenningen ikke kan legges til. I tillegg til å være relatert til formuleringen, er dette også relatert til dårlig tetthet og lav elektrisk resistivitet. For artikler som kun er relatert til formuleringen, reduseres kun polarisasjonsfeltet og polarisasjonstiden forlenges.

(3) Polarisert tid