Care este polarizarea ceramicii piezoelectrice

Dacă procesul de polarizare a piezo-ceramicului este suficient sau nu are o mare influență asupra proprietăților materialului. Prin urmare, este necesar să se selecteze în mod rezonabil condițiile de polarizare, câmpul electric de polarizare, temperatura de polarizare și timpul de polarizare, care sunt denumite cele trei elemente de polarizare.

(1) Câmp electric polarizat

Domeniile pot fi aliniate în direcția câmpului electric sub acțiunea unui câmp electric polarizat, deci este factorul principal în condiția de polarizare. Cu cât este mai mare câmpul electric de polarizare, cu atât este mai mare efectul alinierii domeniilor, este mai suficientă polarizarea. Dar diferite formule ar trebui să fie diferite în înălțime. Mărimea câmpului electric polarizat depinde în principal de câmpul coercitiv EC al ceramicii piezoelectrice. Câmpul electric de polarizare trebuie să fie mai mare decât EC pentru a direcționa domeniile și a se alinia în direcția câmpului extern. Este în general de 2-3 ori mai mare decât EC. Mărimea EC este legată de compoziția și structura piezo-ceramica. Pentru materialele pe bază de PZT în fază tetragonală, EC crește pe măsură ce raportul Zr/Ti scade. În regiunea cu trei direcții, modificarea EC cu raportul Zr/Ti nu este semnificativă. Dacă raportul de substituție scade, raportul axului cristalului c/a al materialului, rotația domeniului de 90o produce o tensiune internă mică, rotația este ușoară, iar EC este mai scăzută. Aditivii moi reduc EC, iar aditivii tari cresc EC. Materialul practic din seria PZT EC este în intervalul 0,6-1,6 Kv/mm. EC scade, de asemenea, odată cu creșterea temperaturii. Prin urmare, dacă temperatura de polarizare crește, câmpul electric de polarizare poate fi redus în mod corespunzător.

Câmpul electric polarizat este, de asemenea, limitat de puterea de rupere Eb a ceramicii piezo. Odată ce câmpul electric polarizat atinge dimensiunea Eb, piezoceramica devine un deșeu după defalcare. Eb scade brusc din cauza prezenței porilor, fisurilor și compoziției neuniforme. Prin urmare, procesul de pre-preparare trebuie să asigure densitatea și uniformitatea produsului. Mărimea Eb este, de asemenea, legată de grosimea de polarizare a discurilor și cilindrilor piezo, iar relația sa se conformează aproximativ cu formula: Eb = 26,2t0,39, unde Eb este câmpul electric de defalcare (kV/cm) și t este grosimea (cm). Prin urmare, pentru produsele mai groase, câmpul electric de polarizare este redus în mod corespunzător prin creșterea temperaturii de polarizare, timpul de polarizare este prelungit pentru a obține un efect de polarizare bun.

În condițiile câmpului electric polarizat și timpului de polarizare, când temperatura de polarizare a aplicațiilor traductoarelor piezoelectrice este ridicată, orientarea orientării domeniului este mai ușoară și efectul de polarizare este mai bun. Principalele motive sunt următoarele: (1) Anizotropia piezocristalului scade odată cu creșterea temperaturii, iar stresul intern al domeniului devine mai mic, adică rezistența este mică, deci polarizarea este mai ușoară. 2 Bucla de histerezis devine mai îngustă odată cu creșterea temperaturii, adică câmpul coercitiv devine mai mic și de fapt face mișcarea domeniului mai ușoară. 3 Efectul de încărcare a spațiului scade odată cu creșterea temperaturii. Unele impurități provoacă o cantitate mare de încărcare spațială în produs, rezultând un câmp puternic de încărcare spațială, care protejează câmpul de polarizare aplicat extern, care nu este propice polarizării. Când temperatura crește, conductivitatea electrică a produsului crește, sarcina de spațiu este ușor de migrat, acumularea este redusă și efectul de ecranare al câmpului de încărcare spațială este redus, ceea ce este favorabil polarizării. Temperatura de polarizare este legată de compoziția materialului. Unele materiale reflectă în mod cuprinzător proprietățile piezoelectrice ale coeficientului de cuplare electromecanic kp, practic, nu este afectată de temperatura de polarizare, care poate fi polarizată la temperaturi mai scăzute, cum ar fi sistemul PZT cu aditivi moi. Unele materiale necesită polarizare la temperaturi mai ridicate pentru a avea kp mai mari, cum ar fi PZT element ceramic piezoelectric cu aditivi duri. În practică, atunci când temperatura de polarizare este selectată, temperatura este mai mare, deoarece creșterea temperaturii de polarizare poate scurta timpul de polarizare și poate îmbunătăți eficiența polarizării. Cu toate acestea, la temperaturi mai ridicate, problema des întâlnită este că rezistivitatea produsului este prea mică, curentul de scurgere este mare, iar tensiunea de rezistență este scăzută, adică tensiunea nu poate fi adăugată. Pe lângă faptul că este legat de formulare, aceasta este, de asemenea, legată de densitatea slabă și rezistivitate electrică scăzută. Pentru articolele care au legătură doar cu formularea, doar câmpul de polarizare este redus și timpul de polarizare este prelungit.

(3) Timp polarizat