П'єзоелектричне явище та п'єзоелектричний ефект - це П'єзокерамічна колонка електронного перетворювача чинить тиск перпендикулярно до поверхні електрода, що викликає деформацію, а також створює розряд високої напруги. Звуковий сигнал змінної напруги подається на п’єзоелектричний зумерний електрод, який викликає деформацію, а також створює звуковий сигнал. Узагальнюючи ці схожі явища, можна отримати концепцію позитивних і негативних п’єзоелектричних ефектів, тобто ефект п’єзоелектричної кераміки внаслідок деформації сили називається позитивним п’єзоелектричним ефектом. Ефект деформації п'єзокераміки під дією напруги називається зворотним п'єзоефектом.
Внутрішня будова Pzt керамічні перетворювачі — це знання про матеріал, яке говорить нам, що властивості будь-якого матеріалу визначаються його внутрішньою структурою. Тому, щоб зрозуміти п’єзоелектричний принцип п’єзоелектричної кераміки та зрозуміти причини п’єзоелектричних ефектів, ми повинні спочатку знати п’єзоелектричну кераміку. Коміркова структура та спонтанна поляризація п'єзоелектричної кераміки мають коміркову структуру, яка є найбільш широко використовуваною структурою типу п'єзоелектричної кераміки перовскіту (CaTiO3), наприклад PbTiO3, BaTiO3, KxNa1-xNbO3, Pb (ZrxTi1-x) O3 тощо. Хімічна формула цього типу матеріалу - ABO3. У формулі ціна електроенергії A дорівнює 1 або 2, а ціна електроенергії B дорівнює 4 або 5. Його елементарна комірка (структурна одиниця в кристалічній решітці).
Формування п'єзоелектричних доменів п'єзоелектричної кераміки:
Область, в якій спонтанна поляризація однорідна в п’єзоелектричній кераміці, називається доменом (або сегнетоелектричним доменом). Нижче наведено приклад, у якому структура перовскіту змінюється з кубічної фази на тетрагональну, щоб проілюструвати утворення доменів.
1 напрямок осі c визначає орієнтацію спонтанної поляризації, коли внутрішня структура зерна в п’єзокерамічний керамічний перетворювач змінюється з кубічної фази на тетрагональну фазу, будь-яка з осей може стати віссю c тетрагональної фази. Оскільки спонтанна поляризація паралельна осі c, орієнтації спонтанної поляризації відповідних елементарних комірок можуть відрізнятися одна від одної. Але це не найнижчий енергетичний стан.
2 Принцип мінімальної енергії визначає доменну структуру. Для того, щоб відповідати принципу мінімальної енергії, тетрагональні фазові зерна повинні утворювати доменну структуру, а узгодження решітки вимагає, щоб елементарна комірка спонтанно поляризувала орієнтацію. Принцип існування мінімальної енергії клітини вимагає узгодження спонтанної поляризаційної орієнтації клітини.
3.фазова структура визначає тип доменної стінки. Крім того, оскільки в пізоелектрична керамічна комірка є тетрагональною, орієнтація спонтанної поляризації може бути лише паралельною одній із трьох кристалічних осей початкової реакційної кубічної фази, тому напрямок спонтанної поляризації в двох сусідніх доменах може становити лише 90° або 180°. інтерфейси відповідних доменів називаються доменними стінками 90° і доменними стінками 180° відповідно.
Переміщення домену під дією зовнішнього електричного поля. Якщо до багатодоменного кристала прикласти досить сильне електричне поле постійного струму, область спонтанного напрямку поляризації та напрямок електричного поля будуть продовжувати збільшуватися, і навпаки. Весь кристал змінюється з мультидоменного на однодоменний, і напрямок спонтанної поляризації узгоджується з напрямком електричного поля. Процес поляризації п’єзокерамічний біморф полягає в додаванні достатньо високого постійного електричного поля до електродів керамічних пластин, щоб змусити домени повертатися, навіть якщо їх спонтанна поляризація вирівняна. PS — спонтанна поляризація, Pr — залишкова поляризація, EC — напруженість коерцитивного поля. У процесі поляризації п’єзоелектричної кераміки зазвичай вибирається ЕК, що має напруженість електричного поля в 2-3 рази. Подальше розуміння п’єзоелектричного ефекту полягає в тому, що залишкова поляризація в поляризованій п’єзоелектричній кераміці завжди виражається у формі електричного дипольного моменту, тобто позитивно зв’язаного заряду на одному кінці п’єзокераміки та негативно зв’язаного заряду на іншому кінці, для екранування та для протидії впливу залишкової поляризації на зовнішній світ під дією зв’язаного заряду, вільний заряд ззовні адсорбується на поверхні керамічного електрода.
Переміщення домену під дією зовнішнього електричного поля. Якщо до багатодоменного кристала прикласти досить сильне електричне поле постійного струму, область спонтанного напрямку поляризації та напрямок електричного поля будуть продовжувати збільшуватися, і навпаки. Весь кристал змінюється з багатодоменного на однодоменний і напрямок спонтанної поляризації, який узгоджується з напрямком електричного поля. Процес поляризації п’єзоелектричної кераміки полягає в додаванні достатньо сильного постійного електричного поля до електродів п'єзо-диски п'єзокерамічний перетворювач, щоб змусити домени повертатися, навіть якщо їх спонтанна поляризація вирівняна. PS — спонтанна поляризація, Pr — залишкова поляризація, а EC — напруженість коерцитивного поля. У процесі поляризації п’єзоелектричної кераміки зазвичай вибирається EC, який має напруженість електричного поля, що перевищує 2-3 рази. Подальше розуміння п’єзоелектричного ефекту полягає в тому, що залишкова поляризація в поляризованій п’єзоелектричній кераміці завжди виражається у формі електричного дипольного моменту, тобто позитивно зв’язаних зарядів на одному кінці п’єзокераміки та негативно зв’язаного заряду на іншому кінці, для екранування та протидії впливу залишкової поляризації на зовнішній світ під дією зв’язаного заряду, вільний заряд ззовні адсорбується на поверхні керамічного електрода.
Hubei Hannas Tech Co., Ltd є професійним виробником п’єзоелектричної кераміки та ультразвукових перетворювачів, присвячений ультразвуковим технологіям і промисловому застосуванню.
