Aktualności

Jesteś tutaj: Dom / Aktualności / Podstawy ceramiki piezoelektrycznej / Podstawowa zasada działania piezoelektrycznego materiału ceramicznego

Podstawowa zasada piezoelektrycznego materiału ceramicznego

Wyświetlenia: 7 Autor: Edytor witryny Czas publikacji: 2018-09-10 Pochodzenie: Strona

Pytać się

1.Domena:

Ogólnie rzecz biorąc, kierunki spontanicznej polaryzacji ferroelektryków są różne, ale na małym obszarze kierunki spontanicznej polaryzacji odpowiednich komórek elementarnych są takie same i ten mały obszar nazywany jest domeną ferroelektryczną. Ściana graniczna między dwiema domenami nazywana jest ścianą domenową i można ją podzielić na ścianę domenową o kącie 90°, ścianę domenową o kącie 180° i tym podobne, zgodnie ze spontanicznymi kierunkami polaryzacji dwóch domen. Ściana domeny zwykle znajduje się w pobliżu Wada kryształu ceramiki piezoelektrycznej , a ściana domeny nie daje się łatwo przesuwać ze względu na wewnętrzne naprężenia w obszarze defektu. Orientacja sąsiednich domen jest zazwyczaj „od końca do ogona”, a pod wpływem pola naprężenia pojawi się specjalna forma „od głowy do głowy, od ogona do ogona”, aby ułatwić redukcję energii. Dziedziną obserwacji może być metoda trawienia chemicznego, metoda mikroskopu polaryzacyjnego lub metoda topografii rentgenowskiej.

2. Koncepcja ferroelektryczności:

Niektóre kryształy piezoelektryczne wykazują właściwości spontanicznej polaryzacji. W ferroelektrykach występuje nieodłączny moment elektryczny polaryzacji spontanicznej; w kryształach ferroelektrycznych struktura domeny zwykle towarzyszy, a momenty elektryczne spontanicznej polaryzacji w tej samej domenie są w tym samym kierunku; gdy kryształ przetwornika piezoelektrycznego spolaryzowanego ultradźwiękowo jest wystarczająco duży, różne domeny elektrycznego piezoelektrycznego mogą znosić każdą z nich z powodu różnych orientacji, tak że polaryzacja makroskopowa nie jest ujawniona. Spontaniczna polaryzacja momentu elektrycznego może zmienić kierunek pod wpływem zewnętrznego pola elektrycznego; pod działaniem zmiennego zewnętrznego pola elektrycznego E na linii powrotnej pojawia się zależność pomiędzy makroskopowym natężeniem polaryzacji p ciała ferroelektrycznego i E. Te właściwości ferroelektryków są bardzo podobne do ferromagnetyzmu, dlatego nazywane są ferroelektrykami. W ciele ferroelektrycznym makroskopowa intensywność polaryzacji p=0 wynika zazwyczaj ze struktury domeny. Kiedy zewnętrzne pole elektryczne E jest bardzo małe, p ma liniową zależność z E. Kiedy E jest wystarczająco duże, krzywa, na której p pozostaje w tyle za E, nazywana jest pętlą histerezy. Po powtarzającej się polaryzacji przemiennej silnego zmiennego pola elektrycznego o ustalonej amplitudzie, pętla histerezy ma zasadniczo stabilny kształt.

2A776AEC688DF052E10FA1C6D7EA551C

Ps to spontaniczna polaryzacja pojedynczej domeny bez pola elektrycznego; Pr jest polaryzacją resztkową; EC jest koercyjnym polem elektrycznym. Kiedy zewnętrzne pole elektryczne zaczyna działać na niespolaryzowaną próbkę, na próbce generowana jest polaryzacja resztkowa Pr. Aby zmniejszyć polaryzację resztkową do zera, należy przyłożyć koercyjne pole elektryczne Ec w przeciwnym kierunku. Pole elektryczne w przeciwnym kierunku zwiększa polaryzację w przeciwnym kierunku, tworząc w ten sposób całą pętlę histerezy. Zmienia się wzdłuż tej krzywej za każdym razem, gdy jest spolaryzowana. Różny Przetwornik piezoelektryczny Ceramika piezoelektryczna ma różne pętle histerezy. Proces polaryzacji jest procesem bardzo skomplikowanym. Podczas polaryzacji wymagane jest nie tylko wyższe pole elektryczne, ale różne grubości wymagają różnych czasów, a optymalny efekt polaryzacji można osiągnąć w wyższej temperaturze. Spolaryzowany piezoelektryczny materiał ceramiczny traci efekt polaryzacji w określonej wysokiej temperaturze, a różne materiały piezoelektryczne mają różne temperatury awarii. Należy o tym pamiętać przy wyborze piezoelektrycznych materiałów ceramicznych. Właściwości polaryzacyjne ceramiki piezoelektrycznej to wiedza, którą muszą opanować projektanci geofonów piezoelektrycznych. Różnica w wydajności pomiędzy piezoelektryczną polaryzacją wstępną i postpolaryzacją piezoelektrycznych materiałów ceramicznych jest duża.

3. Efekt piezoelektryczny:

Efekt piezoelektryczny można podzielić na dodatni efekt piezoelektryczny i odwrotny efekt piezoelektryczny. Związany ładunek występuje na obu końcach spolaryzowanej piezoelektrycznej płyty ceramicznej, dzięki czemu warstwa swobodnego ładunku z zewnątrz jest adsorbowana na powierzchni elektrody. Po przyłożeniu zewnętrznego ciśnienia F do arkusza ceramicznego, Materiały PZT piezoceramika odkształcają się pod wpływem siły zewnętrznej, a wewnątrz następuje zjawisko polaryzacji piezoelektryczny element ceramiczny , a na przeciwległych powierzchniach arkusza ceramicznego pojawiają się przeciwne ładunki dodatnie i ujemne. Nastąpi wyładowanie. Wręcz przeciwnie, pociągnięcie spowoduje ładowanie. Kiedy siła zewnętrzna zostanie usunięta, powróci do stanu nienaładowanego. Zjawisko polegające na przekształceniu tego efektu mechanicznego w efekt elektryczny należy do dodatniego efektu piezoelektrycznego. Ponadto ceramika piezoelektryczna ma właściwość spontanicznej polaryzacji, a spontaniczna polaryzacja może zostać przekształcona przez działanie zewnętrznego pola elektrycznego. Dlatego też, gdy do dielektryka piezoelektrycznego zostanie przyłożone zewnętrzne pole elektryczne, następuje zmiana pokazana na rysunku i odkształcenie ceramiki piezoelektrycznej. Jednakże ceramika piezoelektryczna ulega deformacji, ponieważ dodanie tego samego zewnętrznego pola elektrycznego, co polaryzacja spontaniczna, powoduje zwiększenie polaryzacji. Wzrost intensywności polaryzacji powoduje wydłużenie piezoelektrycznego arkusza ceramicznego w kierunku polaryzacji. I odwrotnie, jeśli przyłożone zostanie odwrotne pole elektryczne, ceramika piezoelektryczna ulegnie skróceniu w kierunku polaryzacji. To zjawisko przekształcania się w efekt mechaniczny pod wpływem efektu elektrycznego jest odwrotnym efektem piezoelektrycznym.