Исследование характеристик смещения многослойного чипа пьезоэлектрической керамики PZT (2

Сравнение плотности, диэлектрической постоянной и пьезоэлектрического коэффициента керамической пленки PZN-PZ-PT, полученной с помощью метода литья и метода сухого прессования:

На рисунке показана характерная кривая характеристик напряжения напряжения многослойного чипа PZT пьезоэлектрического керамического микроактива в режиме продольного смещения. Из этой кривой видно, что, когда приложенное напряжение постепенно увеличивается, а затем возвращается к нулю, устройство начинается, как показано в уравнении (1), смещение генерируется линейным и квазилинейным образом, а затем сдвигается в нелинейный манеров; Когда напряжение уменьшается от максимального напряжения, его смещение больше не возвращается в качестве исходного смещения, но происходит задержка смещения. Эта связь гистерезиса между напряжением и смещением является важной особенностью гибкой на основе PZTСток пьезокерамического кольцасмещение устройства. Причина этого гистерезиса между напряжением, связанной с кристаллической структурой и структурой электрической домены пьезоэлектрической керамики на основе PZT. Потому что пьезо -кристаллическая структура пьезоэлектрической керамики является перовскитной структурой, а его решетчатые константы осей A и C различны; Когда пьезоэлектрическая керамика поляризована, в кристаллах все еще есть много 90 электрических доменов. В низком электрическом поле (соответствующее напряжение также относительно низкое) смещение пьезоэлектрической керамики в основном обусловлено поляризацией электрического диполя под действием электрического поля, так что изменение интенсивности поляризации объединяется с Электрострикционный эффект или обратный электрический эффект вызывает его линейное механическое смещение; Однако, когда пьезоэлектрическая керамика подвергается высокому электрическому полю, 90 доменов в кристалле начинают поворачиваться, так что оси A и C неравных консталтов решетки вызывают смещение пьезоэлектрической керамики, не линейно увеличиваются в направлении в направлении в направлении. параллельно или перпендикулярно электрическому полю. Когда напряжение уменьшается от максимального значения, в 90 доменах существует два обратимых и необратимых домена. Эти необратимые домены существуют. Это заставляет пьезоэлектрическую керамику появляться феномен петли гистерезиса рассеяния напряжения.

Пьезоэлектрическая производительность каждого пьезоэлектрического керамического слоя в пьезоэлектрическом микроактионе с чипом интуитивно оценивается. Когда многослойный чип-пьезоэлектрический керамический микроактитор применяется с напряжением 2,3 В (электрическое поле составляет 50 В / мм, оно близко к повороту электрического домена и пороговое электрическое поле), устройство генерирует общее смещение около 0,04 мкм. Когда рулевое управление электрическим доменом оказывает небольшое влияние на пьезоэлектрическую деформацию, средняя пьезоэлектрическая деформация каждого пьезоэлектрического керамического слоя может быть рассчитано из уравнения (2) коэффициент D33T500pc / N. Это значение в основном близко к значению D33 перечислен. Следовательно, можно считать, что пьезоэлектрические характеристики монолитапьезокерамический цилиндр датчикаРазработанный в этой работе достиг монолитной керамической пленки и объема.

Результаты рисунка также показывают, что многослойный пьезоэлектрический керамический микроактитор с помощью чипа может привести к большому смещению около 1 мкм при относительно низком рабочем напряжении 38 В, но размер устройства очень мал. Следовательно, это устройство может быть применено к некоторым высокотехнологичным полям с низким рабочим напряжением, большим смещением и небольшим размером устройства, жесткие диски требуют небольшого размера устройства и рабочего напряжения <12 В. Когда используется гибкая пьезоэлектрическая керамика серии Pzt Piezo, когда изменяется обратное напряжение или электрическое поле в противоположном направлении, легко вызвать деполяризацию пьезоэлектрической керамики, что снижает пьезоэлектрическую производительность и уменьшает смещение. Следовательно, многослойные чип-устройства обычно эксплуатируются с однонаправленным положительным напряжением. Многослойное устройство чипа однонаправленного синусоидального напряжения переменного тока и его спектр отклика динамического смещения. Из кривой отклика смещения, показанной на рисунке, можно видеть, что многослойное устройство чипа имеет однонаправленный синусоидальный ток переменного тока при пиковом пике 12 В и частоту 1 кГц. При действии максимальное смещение составляет 0,28 мкм, что в основном такое же, как у статического смещения при 12 В постоянного тока, это указывает на то, что при электрическом поле при 250 В / мм нет очевидной зависимости между его смещением и частотой. Кроме того, динамическое смещение устройства в основном в форме синусоидальной волны, а разность фаз от напряжения также очень мала (трудно рассчитать разность фаз на рисунке), что указывает на то, что смещение многослойного устройства может следовать изменению электрического поля для производства смещения. Факт. В вышеперечисленном характеристиках вышеуказанного динамического смещения в основном неизменны в диапазоне частот, измеряющего от 100 Гц до 5 кГц, что можно увидеть из кривых спектра смещения и разностных фазовых характеристик показанного устройства многослойного чипа. Форма волны напряжения v = 6 (1 + sinωt), динамическое смещение, генерируемое при воздействии различных частот напряжения, вряд ли меняется с частотой, а его разность фаз меняется только около 5 кГц.

2. Характеристики смещения напряжения многослойных чип-устройств связаны с кристаллической структурой и поведением электрического домена пезоэлектрических керамических материалов PZT под действием электрических полей. Электрические домены все еще могут хорошо превратиться в действие низкочастотных электрических полей, что делает частотный диапазон от 100 Гц до 5 кГц. Размер внутреннего динамического смещенияПьезоэлектрический керамический цилиндростается в основном неизменным.

3. Использование обратного пьезоэлектрического эффекта для изучения закона об изменении смещения, вызванного электрическими диполями и доменами, под действием электрического поля, является хорошим методом изучения микроскопических свойств пьезоэлектрического тела и пьезоэлектрического коэффициента.