Forschung zur Verschiebungsleistung von Multilayer PZT -Chip -Piezoelektrik -Keramik -Mikroaktuator (2

Vergleich der Dichte, Dielektrizitätskonstante und piezoelektrischer Koeffizient des PZN-PZ-PT-Keramikfilms, der durch Gussmethode und Trockenpressmethode erhalten wurde:

Die Abbildung zeigt die charakteristische Kurve der statischen Spannungs-Verwirkung des PZT-Multilayer-Chip-Piezoelektrikums-Keramik-Mikro-Actuators im Längsschwererverschiebungsmodus. Aus dieser Kurve ist ersichtlich, dass die Verschiebung, wenn die angelegte Spannung allmählich erhöht und dann zu Null zurückkehrt, wie in Gleichung (1) gezeigt, in einer linearen und quasi linearen Weise erzeugt und dann in einem verschoben wird nichtlineare Art; Wenn die Spannung von der maximalen Spannung abnimmt, kehrt ihre Verschiebung nicht mehr als ursprüngliche Verschiebung zurück, sondern es tritt jedoch eine Verschiebungsverzögerung auf. Diese Hysteresebeziehung zwischen Spannung und Verschiebung ist ein wichtiges Merkmal von PZT-basierten flexiblenStock Piezoceramic RingVerschiebungsgeräte. Der Grund für diese Hysterese dieser Spannungsstörung hängt mit der Kristallstruktur und der elektrischen Domänenstruktur der PZT-basierten piezoelektrischen Keramik zusammen. Weil die PZT -Piezo -Kristallstruktur der piezoelektrischen Keramik eine Perovskitstruktur ist und ihre Gitterkonstanten der A- und C -Achsen unterschiedlich sind; Wenn die piezoelektrische Keramik polarisiert ist, gibt es immer noch viele 90 elektrische Domänen in den Kristallen. In einem niedrigen elektrischen Feld (die entsprechende Spannung ist ebenfalls relativ niedrig), ist die Verschiebung der piezoelektrischen Keramik hauptsächlich auf die Polarisation des elektrischen Dipols unter der Wirkung des elektrischen Feldes zurückzuführen, so dass die Änderung seiner Polarisationsintensität mit dem kombiniert wird Elektrostriktive Wirkung oder inverse elektrische Wirkung verursacht seine lineare mechanische Verschiebung; Wenn jedoch die piezoelektrische Keramik einem hohen elektrischen Feld ausgesetzt ist, beginnen sich die 90 Domänen im Kristall zu drehen parallel oder senkrecht zum elektrischen Feld. Wenn die Spannung vom Maximalwert abnimmt, gibt es in den 90 Domänen zwei reversible und irreversible Domänen. Diese irreversiblen Domänen existieren. Dadurch erscheinen die piezoelektrische Keramik Hysterese-Schleifenphänomen der Spannungsstörung.

Die piezoelektrische Leistung jeder piezoelektrischen Keramikschicht in der piezoelektrischen Keramik-Mikro-Aktuator wird intuitiv bewertet. Wenn der mehrschichtige Chip-piezoelektrische Keramik-Mikro-Aktuator mit einer Spannung von 2,3 V aufgetragen wird (das elektrische Feld beträgt 50 V / mm, liegt es in der Nähe des elektrischen Domänenwechsels und des elektrischen Feldes), das Gerät erzeugt eine Gesamtverdrehung von etwa 0,04. μm. Wenn die Lenkung der elektrischen Domänen einen geringen Einfluss auf die piezoelektrische Dehnung hat, kann die durchschnittliche piezoelektrische Dehnung jeder piezoelektrischen Keramikschicht aus Gleichung (2) berechnet werden D33 aufgeführt. Daher kann berücksichtigt werden, dass die piezoelektrische Leistung des monolithischenPiezoceramic ZylinderwandlerIn dieser Arbeit entwickelt wurde der monolithische Keramikfilm und die monolithische Besetzung.

Die Ergebnisse der Figur zeigen auch, dass der multilayer -chip -piezoelektrische Keramik -Mikroaktuator eine große Verschiebung von etwa 1 & mgr; m unter der relativ niedrigen Betriebsspannung von 38 V erzeugen kann, die Gerätegröße jedoch sehr gering ist. Daher kann dieses Gerät auf einige High-Tech-Felder mit niedriger Betriebsspannung, großer Verschiebung und kleiner Gerätegröße, festen Festplattenantrieben angewendet werden, die kleine Gerätegröße und die Betriebsspannung <12 V erfordern. Bei Verwendung einer flexiblen piezoelektrischen PZT -PZT -Piezo -Serie ist es leicht, die Depolarisation der piezoelektrischen Keramik, die die piezoelektrische Leistung verringert, leicht zu einer Depolarisation der piezoelektrischen Keramik zu verursachen. Daher werden Multi-Layer-Chipgeräte normalerweise mit einer unidirektionalen positiven Spannung betrieben. Mehrschicht-Chip-Gerät der unidirektionalen sinusförmigen Wechselspannungswellenform und des dynamischen Verschiebungsantwortspektrums. Aus der in der Abbildung gezeigten Verschiebungsantwortkurve ist ersichtlich, dass das Mehrschicht-Chip-Gerät einen unidirektionalen sinusförmigen Wechselstrom bei einem Peak-Peak-12-V und eine Frequenz von 1 kHz aufweist. Bei der Wirkung beträgt die maximale Verschiebung 0,28 μm, was im Grunde genommen der statischen Verschiebung bei 12 V Gleichstrom entspricht. Es zeigt an, dass unter 250 V / mm elektrisches Feld keine offensichtliche Abhängigkeit zwischen seiner Verschiebung und der Frequenz besteht. Darüber hinaus liegt die dynamische Verschiebung des Geräts im Grunde genommen in Form einer Sinuswelle, und der Phasenunterschied zur Spannung ist ebenfalls sehr klein (schwierig zu berechnen, die Phasenunterschiede in der Abbildung zu berechnen), was darauf hinweist, dass die Verschiebung des Mehrschichtgeräts kann der Änderung des elektrischen Feldes folgen, um Verschiebung zu erzeugen. Tatsache im obigen Tatsachen ist die Leistung der oben genannten dynamischen Verschiebung im Frequenzbereich im Wesentlichen unverändert von 100 Hz bis 5 kHz, was aus den gezeigten Verschiebungs- und Phasendifferenzspektrumkurven des Multilayer -Chip -Geräts ersichtlich ist. Die Spannungswellenform v = 6 (1 + sin & drip), die dynamische Verschiebung, die unter dem Effekt verschiedener Spannungsfrequenzen erzeugt wird, ändert sich kaum mit der Frequenz, und ihre Phasendifferenz ändert sich nur um 5 kHz.

2. Die Spannungs-Verschiebungs-Eigenschaften von Mehrschicht-Chip-Geräten hängen mit der Kristallstruktur und dem elektrischen Domänenverhalten von PZT-piezoelektrischen Keramikmaterialien unter der Wirkung von elektrischen Feldern zusammen. Die elektrischen Domänen können sich immer noch unter der Wirkung von elektrischen Feldern mit niederfrequenter Feldern wenden, was den Frequenzbereich von 100 Hz bis 5 kHz macht. Die Größe der internen dynamischen Verschiebung vonpiezoelektrischer Keramikzylinderbleibt im Grunde unverändert.

3. Die Verwendung des inversen piezoelektrischen Effekts, um das Änderungsrecht der Verschiebung durch elektrische Dipole und Domänen unter der Wirkung eines elektrischen Feldes zu untersuchen, ist eine gute Methode, um die mikroskopischen Eigenschaften eines piezoelektrischen Körpers und des piezoelektrischen Koeffizienten zu untersuchen.