Поляризація п'єзоелектричного керамічного діелектрика

Перегляди: 16 Автор: Редактор сайту Час публікації: 2018-09-15 Походження: Сайт

Запитуйте

Кристали п'єзоелектричної кераміки є як діелектриками, так і анізотропними діелектриками, тому діелектричні властивості п’єзоелектричних кристалів відрізняються від властивостей ізотропних діелектриків. Діелектрик поляризується під дією електричного поля, а стан поляризації — це стан, у якому електричне поле чинить відносну силу зміщення на точку заряду діелектрика та тимчасовий баланс взаємного тяжіння між зарядами. Електричне поле є зовнішньою причиною поляризації. Внутрішня причина поляризації криється всередині середовища. При мікроскопічних процесах всередині середовища існує три основних механізми поляризації.

(1) Атом або іон, який є діелектриком. Під дією електричного поля позитивно заряджене ядро не збігається з негативним центром електрона своєї оболонки, створюючи тим самим електричний дипольний момент. Ця поляризація називається поляризацією електронного зміщення.

(2) Позитивні та негативні іони, що утворюють діелектрики, зазнають відносного зміщення під дією електричного поля, що призводить до електричного дипольного моменту, який називається поляризацією іонного зміщення.

(3) Молекули, що утворюють діелектрик, є полярними молекулами з певним власним електричним моментом, але внаслідок теплового руху орієнтація невпорядкована, і загальний електричний момент усього діелектрика дорівнює нулю. Коли діє зовнішнє електричне поле, ці електричні дипольні моменти будуть вирівняні вздовж зовнішнього поля,Ультразвуковий п'єзоелектричний кристал створює макроскопічний електричний дипольний момент у діелектрику, який називається орієнтаційною поляризацією.

Поляризація зміщення нескінченної молекули

Коли безелектродний діелектрик перебуває у зовнішньому електричному полі під дією сили електричного поля, центри позитивного та негативного заряду молекули будуть виробляти відносні зміщення з утворенням електричного диполя, а їхні еквівалентні електричні дипольні моменти P орієнтовані вздовж напрямку електричного поля. Для діелектричного п’єзоелектрика в цілому, оскільки кожна молекула в діелектрику утворює електричні диполі, вони розташовані в діелектрику. Позитивні і негативні заряди сусідніх електричних диполів в діелектрику близькі один до одного. Якщо діелектрик однорідний, він залишається електрично нейтральним у всьому ньому, але на поверхні діелектрика, яка перпендикулярна напруженості зовнішнього електричного поля E0. Будуть відповідно позитивні і негативні заряди, які не можуть покинути діелектрик і не можуть вільно переміщатися в діелектрику. Це явище поляризованих зарядів в діелектрику під дією зовнішнього електричного поля називається поляризацією діелектрика. Чим сильніше зовнішнє електричне поле, тим більше відносне зміщення між центрами позитивного і негативного заряду кожної молекули, чим більше електричний дипольний момент молекули, тим більше поляризованих зарядів з’являється на обох поверхнях діелектрика, і тим більше поляризованих високих. При зовнішньому електричному полі о п'єзоелектричний перетворювач резонансної частоти видаляється, центри позитивних і негативних зарядів знову збігаються (P = 0), тому цей тип молекули можна розглядати як пружний електричний диполь, сила пружності якого пов'язана двома еквівалентними еквівалентними електричними зарядами. Величина електричного дипольного моменту Р пропорційна напруженості поля. Оскільки поляризація нескінченної молекули полягає у відносному зміщенні центру позитивних і негативних зарядів, її часто називають бітом.

Орієнтована поляризація полярних молекул

Що стосується полярного молекулярного діелектрика, то центр позитивних і негативних зарядів у молекулі еквівалентний електричному диполю. Під дією зовнішнього електричного поля на неї буде впливати момент, так що електричний дипольний момент P молекули буде повернений до напрямку електричного поля. Через втручання молекулярного теплового руху це керування є крихітним, і неможливо вирівняти електричні дипольні моменти всіх молекул уздовж напрямку електричного поля. Чим сильніше зовнішнє електричне поле п’єзоелектричного керамічного п’єзоелектричного електрода, тим більш акуратним є порядок керування електричним дипольним моментом молекули. На макроскопічному рівні чим більше поляризованих зарядів з’являється на обох поверхнях, перпендикулярних до діелектрика та зовнішнього електричного поля, тим вищий ступінь поляризації. Коли зовнішнє електричне поле припиняється, напрямок електричного дипольного моменту молекули стає нерегулярним через тепловий рух молекул, і діелектрик залишається нейтральним. Поляризація полярних молекул лежить у напрямку, в якому еквівалентний електричний диполь повертається до зовнішнього електричного поля, тому її називають орієнтаційною поляризацією. Загалом, хоча молекули поляризовані одночасно, існує також поляризація зміщення. Хоча мікроскопічні процеси поляризації двох типів діелектриків, полярні різні, але макроскопічні ефекти однакові. На двох протилежних поверхнях діелектрика з'являються поляризовані заряди різної кількості п'єзоелектричних пластинчастих датчиків, і зовнішнє електричне поле посилюється. тим більш поляризовані заряди з’являються. Тому, коли явище поляризації діелектрика макроскопічно описано нижче, немає необхідності ділити діелектрики на два види для обговорення.