Piezoelektrische Keramik -mechanische Qualitätsfaktor QM und seine Temperaturstabilität

Der QM -Wert des mechanischen Qualitätsfaktors kennzeichnet die Energie, die der piezoelektrische Körper verbraucht, um die innere Reibung während der Resonanz zu überwinden. Es ist definiert als: qm = 2π. Die mechanische Energie, die während der Resonanz im Vibrator gespeichert ist, resoniert die Energie des mechanischen Verlusts des Vibrators pro Woche. Der Faktor -QM -Wert spiegelt den mechanischen Verlust des piezoelektrischen Materials wider. Je kleiner der mechanische Verlust ist, desto größer ist der QM -Wert. Wenn der QM -Wert des Materials berechnet wird, wird die folgende ungefähre Formel für das äquivalente Schaltungsdiagramm des piezoelektrischen Vibrators verwendet:
Qm = 1/ 4π (c0 + c1) r1 & dgr ;f,

Wobei C0 die statische Kapazität der istPiezoceramic -Kristallquarzstange, R1 ist der äquivalente Widerstand der Vibratorresonanz, C1 ist die dynamische Kapazität des Vibrators, und ΔF ist der Unterschied zwischen der Resonanzfrequenz FR des Vibrators und der Antiresonantfrequenz FA. Im Allgemeinen wird die Übertragungsleitungsmethode verwendet. ΔF, R1 usw. werden erhalten und dann wird QM berechnet. Aus der thermodynamischen Funktion der freien Energie wird die physikalische Quelle des QM-Werts diskutiert und die Formel abgeleitet: und der Q-1M-Wert wird experimentell verifiziert, um proportional zum dielektrischen Verlust zu sein. Darüber hinaus wird der QM -Wert im Experiment auf der Grundlage des Verhältnisses quantitativ als Funktion der Raumladungsmenge und des Volumenwiderstands ausgedrückt, und die empirische Formel wird erhalten: qm = (800 lgρ - 7 500) {(ps - pi) / ps - 0. 2} + 250. wobei ρ der Massenwiderstand des Materials ist, ps der Sättigungspolarisationswert und PI der Polarisationswert, der auf der Hystereseschleife ermittelt wird, die unmittelbar nach dem Anbringen des alternierenden elektrischen Feldes erhalten wurde , (Ps - pi) / ps ist das Äquivalent und die Höhe der Raumladung. Wenn (ps - pi) / ps ≥0. 2, ρ ≥ 109 Ω · cm, es stimmt gut mit den experimentellen Ergebnissen überein. Sowohl theoretisch als auch experimentell wurden die Essenz und Charakterisierung von QM durchgeführt. Eingehende Diskussion. Dies hilft uns, die Größe von QM und seine Temperaturstabilität weiter zu untersuchen.

Messung zur Verbesserung der QM -Wert- und Temperaturstabilität

Doping -Modifikation
Zusätzlich zur Änderung des Verhältnisses von binären, ternären und quaternären Systemen des QM -Werts vonPZT Material Piezo KeramikscheibeKann bis zu einem gewissen Grad verbessert werden, und das Dotieren der Hauptkomponente des Materials kann die Materialeigenschaften weiter verbessern, einschließlich der Größe und der Temperaturstabilität des QM -Werts. In der Untersuchung der piezoelektrischen Eigenschaften von harten PZT -Materialien durch Mangan -Doping wurde festgestellt, dass Mn den QM -Wert aufgrund der Änderung der Valenz in Mn anpassen kann. Darüber hinaus wird im quaternären System PB (MG1/ 3NB2/ 3) (MN1/ 3NB2/ 3) Tizro3 Piezoelektrisches Material mit einer bestimmten Menge CEO2 dotiert, und die maximale relative Abweichung von QM kann im Bereich von -20 erhalten werden -55 ° C (relativ zum QM -Wert bei 25 ° C) | δ (qm) m | nimmt von 42 % auf 33 % ab; Der maximale relative Versatz einer bestimmten Formulierung ist bei Dotierung von SR fast unverändert. Dotierung in Pb (MN1/ 3SB2/ 3) O3 Materials SN verbessert die niedrige Temperaturstabilität von QM. Es gibt zwei Argumente für die Dotierung, die die Temperaturstabilität von QM erklären. Es wird gesagt, dass die Verschlechterung der elektrischen Eigenschaften von piezoelektrischen Materialien häufig auf Mikrorissen im Material zurückzuführen ist. Verursacht durch Wachstum. Nach dem Dotieren zum Eintritt in das Kristallgitter wird eine interne Druckspannung erzeugt, was das Wachstum von Mikrorissen in gewissem Maße hemmt. Um die Erhöhung des Resonanzwiderstands des Materials zu vermeiden und die Temperaturstabilität von QM sicherzustellen. Eine andere Möglichkeit zu sagen, dass die Struktur des Dotierungsänderungsmaterials Korngröße, Korngrenzenzustand, Gitterkonstante, Dichte usw. umfasst, was zu makroskopischen physikalischen Eigenschaften führt. Dadurch Verbesserung der Temperaturschwankung des QM -Werts. Normalerweise Hinzufügen von harten Additiven wie EU, YB, Al2O3, MGO usw., um den QM -Wert zu erhöhen; Bei Hinzufügen von weichen Additiven wie NB2O5, LA2O3, TA2O5 usw. ist der QM -Wert und die QM -Wertstabilitätsstabilität besser als das harte Dotieren.

Prozessoptimierung
Der Vorbereitungsprozess von Piezo -Keramikmaterialien, insbesondere die Vorbereitung, Kalzinierung, Sintern und künstliche Polarisation von Pulvern, wirkt sich direkt auf die Dichte, die Korngröße und die piezoelektrischen Eigenschaften der Proben aus. Gegenwärtig wird die Temperaturstabilität von QM aus dem Vorbereitungsprozess verbessert. Es gibt bestimmte Schwierigkeiten, aber die Größe des QM wird aus dem Vorbereitungsprozess angepasst. Viele Forscher waren beteiligt. Beispielsweise sind die CR3 + -Ion -dotierte Pb (Mn1 / 3NB2 / 3) -Tizro3 -Keramik sehr empfindlich gegenüber Sintertemperaturen, wenn die Sintertemperatur erhöht wird, werden die piezoelektrischen Eigenschaften verhärtet. Daher kann der QM -Wert durch Ändern der Sintertemperatur flexibel gesteuert werden. Kawasaki vergleicht das Dotieren mit der herkömmlichen Pulvervorbereitung durch thermische Injektion. Es wird diskutiert, dass einige Verunreinigungsionen wie Fe3 + den QM -Wert durch die Wärmeeinspritzmethode erhöhen, während einige Ionen wie CR3 + den QM -Wert reduzieren. Der Prozess ist optimiert, um das Keramikmaterial mit ausgezeichneter Leistung vorzubereiten, nämlich den QM -Wert.

Theoretisch werden das Materialverhältnis und die Doping -Modifikation untersucht. In der Praxis besteht die Verbesserung des Prozesses darin, den QM -Wert des piezoelektrischen Keramikmaterials anzupassen und die Temperaturstabilität so zu verbessern, dass das piezoelektrische Keramikmaterial stärker erhalten werden kann. Eine effektive Anwendungsmethode.