1 Domänenbewegung Im Pb (zr0. 52ti0. 48) o3PZT Material Piezoelektrische KeramikZusammensetzung reduziert die Zugabe von Oxiden wie LA2O3, NB2O5, THO2 und WO3 den QM -Wert. Um die QM -Reduktion zu erklären, schlug sie den folgenden Mechanismus vor. Wann ersetzt PB2 +, Ti4 +, ZR4 + in PZT -Keramik durch ein Metallion hat eine höher Die Gitterleistungsimmobilien, PB -Stellen werden in Piezo -Keramik erzeugt. Diese PB -offenen Stellen verringern die interne Spannung, die die Rotation der Domäne behindert, so Es wird angenommen, dass die Bewegung der Domänenwand dazu führt, dass der QM -Wert reduziert wird. Darüber hinaus weiß die von Yamauchi und Takahashi abgeleitete Formel, dass der Q-1M-Wert proportional zum dielektrischen Verlust ist. Eine der Ursachen für dielektrischen Verlust ist der Energieverbrauch, der durch die Domänenwandvibrationshysterese unter der Wirkung des abwechselnden elektrischen Feldes verursacht wird. Die Hysterese der Domänenwandvibration verursacht daher den Verlust des Mediums, wodurch der QM -Wert abnimmt. Somit entspricht im niedrigem QM -dotierten modifizierten piezoelektrischen Keramikmaterial die Schwierigkeit der Domänenwandbewegung direkt dem QM -Wert.
2 Raumladung
Wenn Pb2 +, Ti4 +, ZR4 + in PZT Piezo -Keramik durch Metallionen mit einer niedrigeren Valenz als Pb2 + oder Ti4 + und ZR4 + ersetzt werden, nimmt der QM -Wert bemerkenswert zu. Dies kann durch die Auswirkung der Raumladung auf die Domäne erklärt werden. Reine PZT-Piezoelektrik-Keramik zeigen aufgrund von Leerstellen eine Loch-Leitung, während Additive mit positiv-niedrigem Valent-Metall als Akzeptoren im Körper fungieren. Die Zugabe eines kostengünstigen Metallions erhöht das negative Zentrum und die Trägerlöcher im Piezoceramic -Körper erheblich, dh eine große Menge an Raumladung. Um das durch die diskontinuierliche Änderung der Domänenwand erzeugte elektrische Feld zu beseitigen, konzentriert sich die negative Ladungsladung in der Domäne. Das positive Terminal und die positiv geladene Raumladung sind am negativen Ende der Domänenwand konzentriert und bilden ein Raumladungsfeld (Gl.), Das der Polarisationsrichtung der Domäne entspricht. Wenn ein externes elektrisches Feld angewendet wird, um die Domäne zu drehen, überwinden Sie nicht nur die spontane Polarisation der ursprünglichen Domäne und überwinden auch das Space -Ladungsfeld -EQ. Das heißt, die Auswirkung der Raumladung unterdrückt die Bewegung der Domäne, wodurch die interne Reibung verringert und den QM -Wert erhöht wird. Um das Vorhandensein in der Keramik abzuschätzen. Die Menge an Raumladung wurde eingeführt und kann beobachten, dass die Definition der Parameter der Menge an Raumladung (PS - PI) / PS ist, um die Menge der Raumladung zu charakterisieren. Der Wert von (ps - pi) / ps variiert mit der Art und Menge der Verunreinigungen. Für kostengünstige Metalladditive (hartes Additiv), wenn die Doping-Menge ansteigt, steigt die Menge an Raumladung, während die Menge an Raumladung für hochpreisige Additive (weiche Zusatzstoffe) klein und fast unmöglich zu messen ist. Daher hängt der Druck des hohen QM -Werts in der elektrischen Keramik, die Änderung des QM -Werts mit der Raumladung zusammen. Wenn die Temperatur steigt, wandert die Raumladung in diePiezo -Keramikkristalle, was die Anhäufung der Raumladung reduziert, die Bewegung der Domänenwand fördert und den QM -Wert verringert. Für die Zugabe weicher Materialien aufgrund von Keramik ist die im Körper erzeugte Raumladung gering, und die Temperaturänderung führt zu gering. Daher ist die Temperaturstabilität von QM im Allgemeinen höher als die von hartem Additiv.
3 Körperwiderstand für weiche additive modifizierte Materialien
Der Volumenwiderstand ist 1 bis 2 Größenordnungen höher als der des harten addititiv modifizierten Materials, da eine kleine Menge Dotierung überschüssige Elektronen liefert. Die ursprüngliche Lochrekombination reduziert die Konzentration von Elektronenlöchern im Piezo -Keramikkörper und erhöht damit den Volumenwiderstand. Der hohe Volumenwiderstand ist vorteilhaft, um die polarisations elektrische Feldstärke der piezoelektrischen Keramik zu erhöhen, und die Domänenorientierungsbewegung reicht mehr aus, was zu einem Anstieg des dielektrischen Verlusts führt und der QM -Wert abnimmt. Für harte additive dotierte Materialien wird die Erhöhung der Raumladung und der Massenbeständigkeit von einer Erhöhung der QM einhergeht. Je niedriger die Temperatur ist, desto größer ist der Massenwiderstand des Materials, desto schwierig ist es, die Raumladung zu migrieren, die Domänenbewegung wird unterdrückt und der QM -Wert wird verringert. Wenn die Beziehung zwischen dem Volumenwiderstand und dem QM -Wert, wie oben beschrieben, quantitativ charakterisiert wird, wurde der QM -Wert als Funktion der Raumladungsmenge und des Volumenwiderstands ausgedrückt.
4 Korngröße große Korngröße während des Polarisationsprozesses,
Die an der Korngrenze erzeugte Klemmspannung ist gering, das Material ist leicht polarisiert, die innere Reibung wird verringert und der QM -Wert wird erhöht. Wenn die Korngröße jedoch zu groß ist, wird die Getreidelücke verursacht. Erhöht, Kompaktheit, die piezoelektrische Leistung beeinflusst; Das Getreide ist zu klein, die Korngrenze hat einen starken Klemmungseffekt auf die Domäne, wodurch die Domänenlenkungsbewegung schwierig ist und die piezoelektrische Leistung verringert. Daher muss die Korngröße moderat sein. Die Studie von CEO2 Dotiertem PB (MN1/ 3SB2/ 3) 2PBTIZRO3 Ternary Piezoelektrik -Keramik zeigt, dass die Keramik dicht ist und die Körner gemäßigten, was die Mikrostruktur der Piezo -Keramik verbessert. Ein stehendes Wellen -Ultraschallmotormaterial mit hoher Spannung und hohem QM -Wert wurde erhalten.
5 Gitterkonstante Studie Das Phasendiagramm von PZT-basiertpiezoelektrischer ScheibenwandlerMaterialien können festgestellt werden, dass die Einstellung des ZR/TI -Verhältnisses und der dritten oder vierten Komponente Änderungen der Gitterparameter verursacht. Darüber hinaus treten Dopingionen in das Gitter ein, Kristall Der Gitterparameter ändert sich auch. Wenn das Verhältnis von Kristallachse C/ A erhöht, ist die spontane Polarisation PS einiger Strukturen zum Zeitpunkt der Polarisation schwer zu drehen, was zu einer Abnahme der piezoelektrischen Leistung führt. und die Abnahme des Piezo -Kristallachsenverhältnisses C/A macht PS. Die Umkehrung ist einfach, was zu einer Zunahme der inneren Reibung und einer Abnahme der QM führt. Daher beeinflussen die Gitterparameter für binäre oder multi-Elemente-Blei-Blei-basierte piezoelektrische Keramikmaterialien auch den QM-Wert.
6 Vibrationsmodus Der QM -Wert spiegelt den Grad des mechanischen Verlusts wider, der durch die interne Reibung des piezoelektrischen Vibrators während der Resonanz verursacht wird. Offensichtlich hängt der QM -Wert mit dem Vibrationsmodus zusammen. Es verwendet das PMN2PZT -piezoelektrische Keramikmaterial, um den piezoelektrischen Vibrator herzustellen. Wenn der QM -Wert und die Temperatur des Gyroskop -Vierfachvibrators und des zylindrischen Vibrators mit der Temperatur zusammenhängen, wird festgestellt, dass die QM -Kurve des zylindrischen Vibrators ungefähr 30 ° C niedriger ist als der tetragonale Vibrator, was den Tetragonalvibration bedeutet. Der QM -Wert von etwa 0 ° C entspricht dem QM -Wert des zylindrischen Vibrators von -30 bis 80 ° C. Daher kann das Einstellen des QM -Werts nicht nur durch die Auswahl der Materialzusammensetzung, sondern auch durch Ändern des Vibrationsmodus untersucht werden.
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