Nyheter

Du är här: Hem / Nyheter / Grunderna i piezoelektrisk keramik / Polarisering av piezoelektrisk keramisk dielektrikum

Polarisering av piezoelektrisk keramisk dielektrikum

Visningar: 16 Författare: Webbplatsredaktör Publiceringstid: 2018-09-15 Ursprung: Plats

Fråga

Piezoelektriska keramiska kristaller är både dielektriska och anisotropa dielektrika, så de dielektriska egenskaperna hos piezoelektriska kristaller skiljer sig från de för isotropiska dielektrika. Dielektrikumet är polariserat under inverkan av ett elektriskt fält, och polarisationstillståndet är ett tillstånd där det elektriska fältet utövar en relativ förskjutningskraft på laddningspunkten för den ömsesidiga attraktionsbalansen för dielektrikumet och a. Det elektriska fältet är den yttre orsaken till polarisering. Den inre orsaken till polarisering ligger i mediets inre. Med de mikroskopiska processerna inuti mediet finns det tre huvudmekanismer för polarisering.

(1) En atom eller jon som utgör ett dielektrikum. Under inverkan av ett elektriskt fält sammanfaller inte en positivt laddad kärna med den negativa mitten av dess skalelektron, vilket genererar ett elektriskt dipolmoment. Denna polarisation kallas elektronförskjutningspolarisation.

(2) De positiva och negativa jonerna som utgör dielektrikumen genomgår relativ förskjutning under inverkan av ett elektriskt fält, vilket resulterar i ett elektriskt dipolmoment som kallas jonförskjutningspolarisation.

(3) Molekylerna som utgör dielektrikumet är polära molekyler med ett visst inneboende elektriskt moment, men på grund av termisk rörelse är orienteringen oordnad, och det totala elektriska momentet för hela dielektrikumet är noll. När ett externt elektriskt fält verkar, kommer dessa elektriska dipolmoment att vara inriktade längs det yttre fältet,piezoelektrisk ultraljudskristall producerar ett makroskopiskt elektriskt dipolmoment i dielektrikumet, vilket kallas för orienteringspolarisation.

Förskjutningspolarisering av en oändlig molekyl

När det elektrodlösa dielektrikumet befinner sig i ett externt elektriskt fält under inverkan av den elektriska fältkraften, kommer molekylens positiva och negativa laddningscentra att producera relativa förskjutningar för att bilda en elektrisk dipol, och deras ekvivalenta elektriska dipolmoment P är orienterade längs det elektriska fältets riktning. För ett dielektriskt piezoelektriskt som helhet, eftersom varje molekyl i dielektrikumet bildar elektriska dipoler, är de arrangerade i dielektrikumet. De positiva och negativa laddningarna av intilliggande elektriska dipoler i dielektrikumet ligger nära varandra. Om dielektrikumet är likformigt förblir det elektriskt neutralt genom hela det, men på ytan av dielektrikumet som är vinkelrät mot den yttre elektriska fältstyrkan E0. Det kommer att finnas positiva respektive negativa laddningar som inte kan lämna dielektrikumet och inte kan röra sig fritt i dielektrikumet. Detta fenomen med polariserade laddningar i dielektrikumet under inverkan av ett yttre elektriskt fält kallas polarisering av dielektrikumet. Ju starkare yttre elektriskt fält, desto större är den relativa förskjutningen mellan de positiva och negativa laddningscentrumen för varje molekyl, desto större är det elektriska dipolmomentet för molekylen, desto mer polariserade laddningar uppträder på båda ytorna av dielektrikumet, och desto mer polariserad hög. När det yttre elektriska fältet av resonansfrekvens piezoelektrisk omvandlare tas bort, mitten av de positiva och negativa laddningarna är återigen sammanfallande (P = 0), så denna typ av molekyl kan betraktas som en elastisk elektrisk dipol vars elastiska kraft är förbunden med två ekvivalenta ekvivalenta elektriska laddningar. Storleken på det elektriska dipolmomentet P är proportionell mot fältstyrkan. Eftersom polariseringen av den oändliga molekylen ligger i den relativa förskjutningen av mitten av de positiva och negativa laddningarna, kallas det ofta lite.

Orienterad polarisering av polära molekyler

När det gäller det polära molekylära dielektrikumet är mitten av de positiva och negativa laddningarna i molekylen ekvivalent med en elektrisk dipol. Under verkan av det yttre elektriska fältet kommer det att utsättas för ett moment, så att det elektriska dipolmomentet P för molekylen vrids till det elektriska fältets riktning. På grund av interferensen av molekylär termisk rörelse är denna styrning liten, och det är omöjligt att rikta in de elektriska dipolmomenten för alla molekyler längs det elektriska fältets riktning. Ju starkare yttre elektriska fält av piezoelektrisk elektrod piezoelektrisk keramik, desto snyggare är styrordningen för molekylens elektriska dipolmoment. På den makroskopiska nivån, ju mer polariserade laddningar som uppträder på båda ytorna vinkelrät mot det dielektriska och det yttre elektriska fältet, desto högre grad av polarisation. När det externa elektriska fältet avlägsnas blir riktningen för det elektriska dipolmomentet hos molekylen ett oregelbundet arrangemang på grund av molekylernas termiska rörelse, och dielektrikumet är fortfarande neutralt. Polarisering av polära molekyler ligger i den riktning i vilken den ekvivalenta elektriska dipolen vänder sig till det yttre elektriska fältet, så det kallas orienteringspolarisation. I allmänhet, medan molekylerna är polariserade samtidigt, finns det också förskjutningspolarisering. Även om de mikroskopiska processerna för polarisering av två typer av dielektrika, är polär olika, men de makroskopiska effekterna är desamma. Polariserade laddningar av olika antal piezoelektriska plattsensorer visas på de två motsatta ytorna av dielektrikumet, och det externa elektriska fältet ökar. desto mer polariserade laddningar visas. Därför, när polarisationsfenomenet för dielektrikumet beskrivs makroskopiskt nedan, är det inte nödvändigt att dela upp i två typer av dielektrikum för diskussion.