Was ist die Polarisierung der piezoelektrischen Keramik?

Ob der Polarisationsprozess von Piezokeramik ausreicht oder nicht, hat einen großen Einfluss auf die materiellen Eigenschaften. Daher ist es notwendig, die Polarisationsbedingungen, das elektrische Polarisationsfeld, die Polarisationstemperatur und die Polarisationszeit, die als drei Elemente der Polarisation bezeichnet werden, vernünftigerweise auszuwählen.

(1) polarisiertes elektrisches Feld

Die Domänen können unter der Wirkung eines polarisierten elektrischen Feldes in Richtung des elektrischen Feldes ausgerichtet werden, daher ist es der Hauptfaktor im Polarisationszustand. Je höher das elektrische Polarisationsfeld ist, desto größer ist die Auswirkung der Ausrichtung der Domänen, es reicht mehr aus der Polarisation. In der Höhe sollten jedoch unterschiedliche Formeln unterschiedlich sein. Die Größe des polarisierten elektrischen Feldes hängt hauptsächlich von der Zwangsfeld -EC der piezoelektrischen Keramik ab. Das elektrische Feld der Polarisation muss größer sein als das EC, um die Domänen zu steuern und in Richtung des externen Feldes auszurichten. Es ist im Allgemeinen 2-3-mal das von EC. Die Größe der EG hängt mit der Zusammensetzung und Struktur der Piezokeramik zusammen. Für materialbasierte Tetragonal-PZT-Basis-Materialien nimmt die EC mit abnehmendem ZR/TI-Verhältnis zu. In der Drei-Richtung-Region ist die Änderung der EG zu dem ZR/TI-Verhältnis nicht signifikant. Wenn das Substitutionsverhältnis abnimmt, das Kristallachseverhältnis c/a des Materials, erzeugt die 90o -Domänenrotation eine kleine innere Spannung, die Rotation ist einfach und die EC ist niedriger. Soft Additive reduzieren EC und harte Additive erhöhen die EC. Das praktische Materialdreißungsmaterial EC liegt im Bereich von 0,6-1,6 kV/mm. Die EG nimmt auch mit zunehmender Temperatur ab. Wenn die Polarisationstemperatur zunimmt, kann das elektrische Feld der Polarisation entsprechend reduziert werden.

Das polarisierte elektrische Feld ist auch durch die Absaugerstärke der Piezokeramik begrenzt. Sobald das polarisierte elektrische Feld die EB -Größe erreicht hat, wird die Piezo -Keramik nach dem Zusammenbruch zu einem Verschwendung. Der EB fällt aufgrund des Vorhandenseins von Poren, Rissen und einer ungleichmäßigen Zusammensetzung stark ab. Daher muss der Vorbereitungsprozess die Dichte und Gleichmäßigkeit des Produkts sicherstellen. Die EB -Größe hängt auch mit der Polarisationsdicke der Piezo -Scheiben und -zylinder zusammen, und ihre Beziehung entspricht ungefähr der Formel: EB = 26,2T0.39, wobei EB das Elektrikfeld (kV/cm) ist und t ist die Dicke (cm). Daher wird für dickere Produkte das elektrische Polarisationsfeld entsprechend reduziert, indem die Polarisationstemperatur erhöht wird, die Polarisationszeit verlängert, um einen guten Polarisationseffekt zu erzielen.

Unter dem Zustand der polarisierten elektrischen Feld- und Polarisationszeit, wenn die Polarisationstemperatur der piezoelektrischen Wandleranwendungen hoch ist, ist die Ausrichtung der Domänenorientierung einfacher und der Polarisationseffekt ist besser. Die Hauptgründe sind wie folgt: (1) Die Piezo -Kristallanisotropie nimmt mit der zunehmenden Temperatur ab und die innere Spannung der Domäne wird kleiner, dh der Widerstand ist gering, sodass die Polarisation einfacher ist. 2 Die Hystereseschleife wird mit zunehmender Temperatur enger, dh das Zwangsfeld wird kleiner und erleichtert die Domänenbewegung. 3 Der Raumladungseffekt nimmt mit zunehmender Temperatur ab. Einige Verunreinigungen verursachen eine große Menge an Platzladung im Produkt, was zu einem starken Raumladungsfeld führt und das extern angelegte Polarisationsfeld abschirmt, was der Polarisation nicht förderlich ist. Wenn die Temperatur steigt, die elektrische Leitfähigkeit des Produkts steigt, ist die Raumladung leicht zu migrieren, die Akkumulation reduziert und der Abschirmeffekt des Raumladungsfeldes wird reduziert, was für die Polarisation günstig ist. Die Polarisationstemperatur hängt mit der Materialzusammensetzung zusammen. Einige Materialien widerspiegeln die piezoelektrischen Eigenschaften des elektromechanischen Kopplungskoeffizienten -KP -Werts im Wesentlichen nicht von der Polarisationstemperatur, die bei niedrigeren Temperaturen wie dem PZT -System mit Weichzügsten polarisiert werden kann. Einige Materialien erfordern Polarisation bei höheren Temperaturen, um größere KP zu haben, wie z. B. PZTPiezoelektrisches Keramikelementmit harten Zusatzstoffen. In der Praxis ist die Temperatur höher, wenn die Polarisationstemperatur ausgewählt wird Klein, der Leckstrom ist groß und die Standspannung ist niedrig, dh die Spannung kann nicht hinzugefügt werden. Dies hängt nicht nur mit der Formulierung zusammen, sondern hängt auch mit einer schlechten Dichte und einem niedrigen elektrischen Widerstand zusammen. Für Artikel, die nur mit der Formulierung zusammenhängen, wird nur das Polarisationsfeld reduziert und die Polarisationszeit verlängert.

(3) polarisierte Zeit