1 domänrörelse i Pb (Zr0. 52Ti0. 48)O3 PZT material piezoelektrisk keramisk sammansättning, tillsats av oxider som La2O3, Nb2O5, ThO2 och WO3 minskar Qm-värdet. För att förklara Qm-minskningen föreslog den följande mekanism. När är att ersätta Pb2+, Ti4+, Zr4+ i PZT-keramik med en metalljon som har en högre valens än Pb2+ eller Ti4+ eller Zr4+ såsom La3+, Nb5+, W6+, etc., för att bibehålla gitterkraftegenskaperna, genereras Pb-vakanser i piezo. Dessa Pb-vakanser minskar den inre spänningen som hindrar domänens rotation, så att domänen blir lätt att flytta, den interna friktionen ökar, den dielektriska förlusten ökar och Qm-värdet minskar. Man tror att rörelsen hos domänväggen orsakar att Qm-värdet reduceras. Dessutom vet formeln som härleds av Yamauchi och Takahashi att Q-1m-värdet är proportionellt mot den dielektriska förlusten. En av orsakerna till dielektriska förluster är energiförbrukningen som orsakas av domänväggens vibrationshysteres under inverkan av det alternerande elektriska fältet. Därför orsakar hysteresen av domänväggens vibration förlust av mediet, vilket gör att Qm-värdet minskar. Således, i det låg-Qm-dopade modifierade piezoelektriska keramiska materialet, motsvarar svårigheten för domänväggsrörelse direkt Qm-värdet.
2 Rymdladdning
När Pb2+, Ti4+, Zr4+ i PZT piezokeramik ersätts av metalljoner med lägre valens än Pb2+ eller Ti4+ och Zr4+ såsom K+, Na +, Cr3+, Fe3+, ökar Qm-värdet anmärkningsvärt. Detta kan förklaras av effekten av rymdladdning på domänen. Ren PZT piezoelektrisk keramik uppvisar ledning av håltyp på grund av lediga blyplatser, medan positiva-lågvalenta metalljontillsatser fungerar som acceptorer i kroppen. Tillsatsen av en billig metalljon ökar kraftigt det negativa mitten och bärarhålen i den piezokeramiska kroppen, det vill säga genererar en stor mängd rymdladdning. För att eliminera det elektriska fältet som genereras av den diskontinuerliga förändringen av domänväggen koncentreras den negativt laddade rymdladdningen i domänen. Den positiva terminalen och den positivt laddade rymdladdningen är koncentrerade vid den negativa änden av domänväggen och bildar ett rymdladdningsfält (Eq) som är samma som domänens polarisationsriktning. När ett externt elektriskt fält appliceras för att vända domänen, inte bara övervinna den spontana polariseringen av den ursprungliga domänen, och även övervinna rymdladdningsfältet Ekv. Det vill säga, effekten av rymdladdning undertrycker domänens rörelse, vilket minskar den interna friktionen och ökar Qm-värdet. För att uppskatta närvaron i keramen .Mängden rymdladdning införs en kan observera Definitionen är parametern för mängden rymdladdning (Ps - Pi) / Ps för att karakterisera mängden rymdladdning. Värdet på ( Ps - Pi ) / Ps varierar med typen och mängden av föroreningar. För billiga metalltillsatser (hårda tillsatser) ökar mängden utrymmesladdning när mängden dopning ökar, medan mängden utrymmesladdning för dyra tillsatser (mjuka tillsatser) är liten och nästan omöjlig att mäta. Därför är trycket av högt Qm-värde I elektrisk keramik är förändringen av Qm-värdet relaterad till rymdladdningen. När temperaturen stiger migrerar rymdladdningen i piezokeramiska kristaller , vilket minskar ackumuleringen av rymdladdning, främjar rörelsen av domänväggen och minskar Qm-värdet. För tillsats av mjuka material, på grund av keramik, är mängden rymdladdning som genereras i kroppen liten, och temperaturförändringen gör att migrationen av rymdladdning blir liten. Därför är temperaturstabiliteten för Qm i allmänhet högre än för hårda tillsatser.
3 Kroppsresistivitet För mjuka tillsatsmodifierade material
volymresistiviteten är 1 till 2 storleksordningar högre än för det hårda tillsatsmodifierade materialet eftersom en liten mängd dopningsmedel ger överskott av elektroner. Den ursprungliga hålrekombinationen minskar koncentrationen av elektronhål i den piezokeramiska kroppen, vilket ökar volymresistiviteten. Den höga volymresistiviteten är fördelaktig för att öka polarisationens elektriska fältstyrka hos den piezoelektriska keramen, och domänorienteringsrörelsen är mer tillräcklig, vilket resulterar i att den dielektriska förlusten ökar och Qm-värdet minskar. För hårda additivdopade material åtföljs ökningen av rymdladdning och bulkmotstånd av en ökning Qm. Ju lägre temperatur, desto större bulkresistivitet för materialet. Det är svårt att migrera rymdladdningen, domänrörelsen undertrycks och Qm-värdet minskas. När förhållandet mellan volymresistiviteten och Qm-värdet karakteriseras kvantitativt, såsom beskrivits ovan, har Qm-värdet uttryckts som en funktion av rymdladdningsmängden och volymresistiviteten.
4 Kornstorlek Stor kornstorlek under polariseringsprocessen,
den klämspänning som genereras vid korngränsen är liten, materialet är lätt att polariseras, den inre friktionen minskar och Qm-värdet ökas. Men om kornstorleken är för stor orsakas korngapet. Ökad kompakthet, påverkar piezoelektrisk prestanda; korn är för litet, korngränsen har en stark klämeffekt på domänen, vilket gör domänens styrrörelse svår, vilket minskar den piezoelektriska prestandan. Därför måste kornstorleken vara måttlig. Studien av CeO2-dopad Pb (Mn1/ 3Sb2/ 3)2PbTiZrO3 ternär piezoelektrisk keramik visar att efter tillsats av CeO2 är keramiken tät och kornen måttliga, vilket förbättrar mikrostrukturen hos piezokeramen. Ett stående våg ultraljudsmotormaterial med hög spänning och högt Qm-värde erhölls.
5 Gitterkonstantstudie Fasdiagrammet av PZT-baserad piezoelektriska skivomvandlarmaterial kan konstateras att justering av Zr/Ti-förhållandet och den tredje eller fjärde komponenten kommer att orsaka förändringar i gitterparametrar; dessutom kommer dopningsjoner in i gittret, kristall. Gitterparametern ändras också. Om kristallaxelförhållandet ökar c/a, vid tidpunkten för polarisation, är den spontana polarisationen Ps för vissa strukturer svår att rotera, vilket resulterar i en minskning av piezoelektrisk prestanda; och minskningen av piezokristallaxelförhållandet c/a gör Ps. Vändningen är enkel, vilket resulterar i en ökning av den inre friktionen och en minskning av Qm. Därför, för binära eller multi-element blybaserade piezoelektriska keramiska material, påverkar gitterparametrarna också Qm-värdet.
6 Vibrationsläge Qm-värdet återspeglar graden av mekanisk förlust som orsakas av den inre friktionen hos den piezoelektriska vibratorn under resonans. Uppenbarligen är Qm-värdet relaterat till vibrationsläget. Den använder PMN2PZT piezoelektriska keramiska material för att tillverka den piezoelektriska vibratorn. När Qm-värdet och temperaturen för gyroskopets fyrdubbla vibrator och den cylindriska vibratorn är relaterade till temperaturen, finner man att Qm-kurvan för den cylindriska vibratorn är ungefär 30 °C lägre än den tetragonala vibratorn, vilket betyder den tetragonala vibratorn. Qm-värdet på ca 0°C motsvarar Qm-värdet för den cylindriska vibratorn på -30 till 80°C. Därför kan justering av Qm-värdet studeras inte bara genom valet av materialsammansättning, utan också genom att ändra vibrationsläget.
Hubei Hannas Tech Co., Ltd är en professionell tillverkare av piezoelektrisk keramik och ultraljudsgivare, dedikerad till ultraljudsteknik och industriella tillämpningar.
