Дослідження характерних властивостей поляризації п'єзоелектричної кераміки

Поляризація електронного зміщення
Під дією зовнішнього електричного поля електронна хмара в атомах та іонах, що утворюють діелектрик, буде спотворена, що спричинить переміщення електронної хмари відносно ядра, і таким чином розраховується модель і модель кругової орбіти.

Орієнтаційна поляризація власного електричного дипольного моменту
Якщо молекула, що становить діелектрик, є полярною молекулою, центр позитивного заряду якої не збігається з центром негативного заряду, вона має власний електричний дипольний момент. За відсутності зовнішнього електричного поля, оскільки електричний дипольний момент теплового руху молекул діелектрика є просторово невпорядкованим, ймовірність направлення в усіх напрямках однакова, а молекулярні електричні дипольні моменти один одного. Тому діелектрик в цілому не має електричного дипольного моменту. Коли застосовується зовнішнє електричне поле, на позитивні та негативні заряди молекулярного електричного диполя впливає сила електричного поля, і існує тенденція вказувати в напрямку зовнішнього електричного поля, або вони повинні підтримуватися в стабільному стані, щоб мінімізувати енергію системи, і необхідно вказувати на напрямок зовнішнього електричного поля. Або прецес навколо зовнішнього електричного поля. Відповідно до статистичної теорії, кількість частинок в енергії . Відповідно до цього, поляризовність a орієнтації можна розрахувати (власний електричний дипольний момент молекули, k — постійна Больцмана. Загальну поляризовність молекули можна розглядати як різний механізм поляризації. Якщо кількість молекул в одиниці об’єму дорівнює N, макроскопічний вектор поляризації P можна пов’язати з мікроскопічною молекулярною поляризовністю a. P = NaEP = eo (e - 1) E = Таким чином, відносна діелектрична константа Е, яка сприймається кожною молекулярною поляризацією, відрізняється від макроскопічного середнього електричного поля Е. На неї впливає не тільки електричне поле, яке створюється іншими поляризаціями Після стабілізації електричне поле знімається через час r, поляризація P (сума векторів електричного дипольного моменту на одиницю об’єму) зменшується до 1/e від вихідного P, тобто, оскільки існує явище релаксації під час поляризації, D (вектор зміщення), зміни P і E не будуть у фазі фаза E. Синусоїдальне змінне електричне поле представлене комплексним числом. Зумер, виготовлений з п’єзоелектричної кераміки, поміщається між двома круглими пластинами електродів, і до пластини електрода прикладається синусоїдальна напруга кутової частоти, а ємність C і провідність електрода дорівнюють. Для C дійсна частина провідності виражається зворотною величиною Масштаб опору, але провідність змінного струму, пов'язана з поляризацією, означає, що конденсатор, що заповнює зразок, еквівалентний паралельному з'єднанню ємності rCo і опору R. Нехай амплітуда синусоїдальної напруги від джерела сигналу буде ревербераційним струмом через конденсатор Процес поляризації, а уявна частина відносної проникності відображає втрату енергії під час процесу поляризації, діелектричні параметри e, tan пов’язані з частотою та температурою поля. Зв’язок між ними називається спектром діелектричних частот.

2 Аналіз діелектричного частотного спектру п’єзоелектричної кераміки.
Три моди поляризації можуть відігравати різні ролі в різних діелектриках, деякі з яких є переважно одним типом, а інші є вторинними. На основі цієї теорії можна зробити припущення: той самий діелектрик, коли зовнішнє електричне поле є змінним електричним полем, створює електричний дипольний момент. Ця поляризація називається поляризацією зміщення електронів. Поляризація електронного зміщення є формою поляризації, яку мають усі діелектрики. Поляризація зміщення електрона вказує на те, що внаслідок впливу зовнішнього електричного поля електрон матиме певну ймовірність поглинати енергію та переходити між відповідними рівнями енергії. Оскільки зовнішні електрони слабко зв’язані атомами, електронне зміщення атомів в основному походить від валентних електронів. Поляризація зміщення П'єзоелектричний перетворювач п'єзоелектричної трубки виражається визначенням, даним моделлю відповідно до трьох режимів поляризації з використанням точково зарядженої сферичної негативної оболонки. Тому що він буде змінюватися зі зміною зовнішнього поля, і поступово зменшуватися в міру збільшення частоти прикладеного електричного поля. відомо, що e пропорційно a, тому e також зменшуватиметься зі збільшенням частоти зовнішнього поля. Щоб перевірити теоретичне припущення, діелектричний спектр п’єзоелектричного керамічного зумера вимірюється діелектричним спектрометром. Можна побачити, що при застосуванні синусоїдального змінного електричного поля значення e справді ігнорується. Закон вгадування зменшується зі збільшенням частоти. Посередині кривої є приблизно плоска частина, що, здається, суперечить припущенню. Однак, якщо врахувати, що зі збільшенням частоти зовнішнього електричного поля орієнтація власного електричного дипольного моменту є повільною та не встигає за зміною електричного поля, що відображається в безперервному зменшенні значення реклами. Якщо рекламне значення може бути настільки малим, наскільки незначним, тоді a дорівнює лише C . Завдяки самій п’єзоелектричній керамічній структурі інфрачервона частотна область набагато більша, ніж відносно низька частота, тому на неї не впливає великий вплив. У цей час e природно представляє стабільний сегмент, і крива показує, що спадаючий нахил приблизно дорівнює нулю. Оскільки частота продовжує зростати, crn починає значно зменшуватися, і на кривій нахил спаду великий. Щоб підтвердити наш аналіз карти, ми можемо звернутися до інших зразків, щоб перевірити теоретичні припущення. Спектр діелектричної частоти полівінілхлоридної плівки показує, що експериментальні результати узгоджуються з теоретичними припущеннями на основі виміряної кривої спектру діелектричної частоти.

3 Подальше вдосконалення експерименту
Хоча цей експеримент показує деякі характеристики п’єзоелектричної керамічної поляризації на кривій, через обмеження основного експериментального обладнання діелектричного спектрометра типу DP-5, він може вимірювати лише зміну значення s0 від l0 до 10 Гц, що є лише вимірюванням. Від довгої хвилі до короткої частини радіохвилі зміна рота та більшість керамічних рекламних змін відбуваються в основному в мікрохвильовій та інфрачервоній областях, а пік коефіцієнта втрат tan0 також з’являється у високочастотній частині. Зв’язок між часом релаксації r і частотою прикладеного поля 09 відомий, що вказує на те, що внутрішню структуру п’єзоелектричної кераміки та її п’єзоелектричні характеристики неможливо зрозуміти за допомогою Діелектричний спектрометр типу ДП-5. З цієї причини діелектричний спектрометр із більшим частотним діапазоном слід використовувати для вимірювання п’єзоелектричної кераміки в ультранизькій частоті, високій частоті, щоб отримати значення e, тим самим роблячи характеристики п’єзоелектричної кераміки більш і глибшими. аналіз.

Як новий фізико-хімічний матеріал, п’єзоелектрична кераміка має важливе застосування в галузі електронної техніки, матеріалознавства, звуку та світла. Вивчення п'єзоелектричного керамічного діелектричного спектру може мати глибше розуміння його п'єзоелектрики, внутрішньої структури та поляризації, особливо її режиму поляризації. Модель дослідження поляризаційних характеристик матерії, яка використовується в цьому експерименті, і передбачення зображень заслуговують на подальше просування та застосування в майбутніх експериментальних дослідженнях.