Estudo sobre processo de polarização de cerâmica piezoelétrica PZT

Transdutor de cristal piezoelétrico.São amplamente utilizados nos campos de eletrônica, luz, calor e acústica, e tornaram-se importantes materiais funcionais na indústria da defesa, da indústria civil e da vida diária. Eles são uma grande direção de pesquisa dos materiais funcionais atuais. Atualmente, a cerâmica piezoelétrica mais utilizada ainda é chumada de titanato de zirconato (PZT) e sua cerâmica ternária ou quaternária. O processo de polarização é um processo fundamental na fabricação de dispositivos cerâmicos piezoelétricos. O processo de polarização é o processo do movimento e desenvolvimento de estruturas de domínio em cerâmica piezoelétrica. Cerâmica piezoelétrica são corpos isotrópicos antes da polarização artificial, e não exibem efeito piezoelétrico externamente; Após a polarização, eles se tornam corpos anisotrópicos devido à polarização remanente, tendo assim um efeito piezoelétrico. As propriedades dielétricas e elásticas da cerâmica piezoelétrica polarizada estão relacionadas ao grau de polarização. A fim de tornar a cerâmica piezoelétrica ter um alto grau de polarização e dar uma jogada completa às suas propriedades piezoelétricas potenciais, é necessário adotar as condições de polarização ideais, ou seja, para selecionar a intensidade de campo elétrico de polarização apropriada (E) e temperatura de polarização (T). E tempo de polarização (t). As três condições do processo de polarização são inter-relacionadas. Se o campo elétrico de polarização for fraco, ele pode ser compensado aumentando a temperatura e prolongando o tempo de polarização; Se o campo elétrico for forte e a temperatura é alta, o tempo de polarização pode ser encurtado. No entanto, as três condições de polarização estão intimamente relacionadas à composição da cerâmica piezoelétrica. Para materiais cerâmicos piezoelétricos do PZT, o campo elétrico coercitivo é reduzido. O método tradicional é ajustar a taxa de zircônio à titânio. Quanto maior o zircônio à relação de titânio, menor o campo elétrico coercitivo, de modo que o campo elétrico de polarização é menor. Está aumentando o rácio de zircônio à titânio não melhora significativamente as condições do processo de polarização.

Na produção e pesquisa científica, certos óxidos e compostos são frequentemente usados ​​como aditivos de rastreamento para melhorar o desempenho de materiais cerâmicos piezoelétricos. Esses aditivos de rastreamento substituem as posições de alguns íons de titânio e íons de zircônio em PZT, que tornam o domínio nos grãos se moverem facilmente, o que leva a uma redução significativa do campo elétrico coercitivo e também reduz as três condições de polarização. Fácil de polarizar. Após um longo período de repetidos experimentos, é determinado que o filtro cerâmico piezoelétrico de 6.5 MHz é feito de PZT modificado e sua composição é PB0. 90 sr0. 05mg0. 03ba0. 02 (ZR0. 53 TI0. 47) O3 + CEO2 + após a matéria-prima cerâmica piezoelétrica é pré-demitido, formado, disparado e polido, um disco cerâmico de piezo redondo de 24 mm × 0,35 mm é formado, e depois de ser prata em ambos os Lados da peça cerâmica piezo redonda, é colocado em um forno a 100 ° C. Asse por mais de 10 min e remova as peças da camada de prata. Então, a placa piezo prateada é colocada em um forno de caixa, e a temperatura é aumentada para 100 ° C a uma temperatura constante de 15 ° C / 6 min, e a temperatura é aumentada a 0,5 ° C. A temperatura é aumentada para temperatura constante de 15 ° C / 6 min. A 400 ° C, a temperatura foi aumentada para 700 ° C a uma temperatura constante de 20 ° C / 6 min. Após uma temperatura constante de 20 min, a temperatura foi lentamente abaixada para menos de 100 ° C. As peças de porcelana prateadas foram colocadas à temperatura ambiente durante 12 h, colocadas em um banho de óleo de silicone e submetidos a tratamento de polarização sob as diferentes condições de polarização. As propriedades piezoelétricas deTubo piezoelétrico tangencialforam medidos depois de ficar de pé por 24 h.

Efeito do campo elétrico polarizado em propriedades piezoelétricas

No processo de polarização, o campo eléctrico de polarização é a força motriz externa para dirigir o domínio. No caso de não exceder a intensidade de campo de saturação do material, a maior E, maior será o efeito de orientação do alinhamento do domínio, e o grau de polarização O, melhor o desempenho piezoeléctrico mais completa. Electrões que são difíceis para desviar ou reorientar a baixa pressão são mais susceptíveis à deflexão ou reorientação sob alta pressão, o que está a fazer a polarização mais completa. Para uma inversão de 180 ° domínio, a inversão do domínio não orientar o domínio inversa através do movimento lateral da sua parede de domínio, mas sim cresce muito de perto a polarização do eléctrodo ao longo da borda da amostra no interior do domínio de inversão. Um novo, afiado-like domínio com uma direção consistente com a direção do campo elétrico. Após a nucleação do novo domínio, que avança sob a acção de um campo eléctrico e penetra toda a amostra. Quando o campo elétrico é reforçada, novos domínios aparecem continuamente, e as propaga de desenvolvimento para a frente a todo o domínio inverso. Finalmente, o domínio inversa torna-se a mesma que a direcção do campo eléctrico externo, e liga-se com os domínios isotrópicos adjacentes para formar um volume maior. Para um domínio de 90 °, da parede de domínio pode mover-se lateralmente, e o campo eléctrico crítica necessária para o movimento lateral do domínio de 90 ° é menor do que o campo eléctrico crítica necessária para o novo núcleo domínio afiado em forma, mas a direcção de 90 ° domínio e a direcção do campo eléctrico externo são necessários. Consistente requer um campo eltrico maior, e o desenvolvimento do seu novo domínio baseia-se principalmente no campo eléctrico externo a empurrar o movimento lateral da parede de domínio ° a 90. Sob a condição de t = 15 min e T = 130 ° C, a polarização da peça de cerâmica piezoeléctrica foi mudado por E, e o d33 constante piezoeléctrico mudado com E. Pode ser visto que quando E <1. 5 kV / mm , d33 aumenta lentamente com o aumento de E; quando E> 1. 5 kV / mm, d33 aumenta rapidamente com o aumento de E, mas quando E> 2. 5 kV / mm, de repente d33 cai rapidamente. Isto é porque quando E <1. 5 kV / mm, a polarização só pode tornar o material facilmente transformar a orientação de 180 ° domínio na direcção do campo eléctrico externo, de modo que o valor de d33 é inferior e o aumento é mais lenta; quando E> 1. 5 kV, o campo eléctrico externo é maior do que o campo eléctrico coerciva do material, de modo que o domínio de 90 ° que é difícil de ligar a material.which tende para a direcção do campo eléctrico externo, de modo que o d33 aumenta rapidamente; continuar a aumentar a intensidade do campo eléctrico externo, quando E> 2. 0 kV / mm para a, o piezoeléctrico vez de domínio no material está quase completo, de modo que o aumento de d33 tende a ser lento. Mas quando E atinge um determinado valor (E> 2. 5 kV / mm), os elétrons livres no piezo get cerâmica mais energia no campo elétrico do que a energia perdida. De acordo com a teoria de ionização colisão, os elétrons livres pode ser após cada colisão. Acumulador de energia faz com que a temperatura da chapa de cerâmica a subir continuamente, o desempenho piezoeléctrico é continuamente degradados, e finalmente desagregação térmica ocorre. Além disso, quando o campo eléctrico aplicado é suficientemente elevado, devido ao efeito de túnel de mecânica quântica, os electrões da banda proibida podem entrar na banda de condução, e sob a acção do campo forte, os electrões livres são acelerados, fazendo com que os electrões ao colidirem e ionizar. Neste momento, devido ao aumento da corrente, a temperatura local do cristal piezo sobe, fazendo com que o cristal piezo para derreter parcialmente e destruir a sua estrutura, de modo que as propriedades da cerâmica piezoeléctrica são degradados e, finalmente, colapso ocorre.

Efeito da temperatura de polarização em propriedades piezoelétricas

Sob a condição de E = 2. 0 kV / mm e t = 15 min, t é alterado para polarizar a cerâmica piezoelétrica. A variação do D33 e D33 começa a aumentar mais rapidamente. Após a temperatura atingir 130 ° C, o valor do D33 permaneceu basicamente inalterado. Isso ocorre porque a temperaturas mais baixas, à medida que a temperatura aumenta, a relação de eixo de cristal piezo torna-se menor, a atividade do domínio aumenta, e o estresse interno causado pela direção de 90 ° dos domínios se torna menor, ou seja, a direção do domínio é afetada. A resistência é pequena, e os domínios são facilmente orientados, então a polarização é mais fácil de executar. Quando T chega a 130 ° C, a maioria dos domínios piezoelétricos é transformada e a direção está saturada, então o valor do D33 não altera.

As condições de polarização têm uma grande influência no desempenho da cerâmica piezoelétrica, e o campo elétrico de polarização é o principal fator nas condições de polarização. Teoricamente, quando o campo elétrico aplicado excede a força de campo coercivo, a maioria dos domínios deve ser transformada e polarizada rearranjada e totalmente polarizada, mas sob tal campo elétrico, mesmo que seja polarizada por um longo tempo, não pode ser obtido. Melhores propriedades piezoelétricas. A fim de tornar as propriedades piezoelétricas do material totalmente exercido, o campo elétrico deve ser adicionado à resistência do campo de saturação, que é de 3 a 4 vezes de força de campo coercitiva. Portanto, o campo elétrico coercitivo é o limite inferior do campo elétrico selecionado durante a polarização, e a força do campo de saturação pode-se considerar que o limite superior da resistência do campo é selecionado no momento da polarização, e se a resistência do campo de saturação é excedido, o colapso é facilmente encontrado. Após uma consideração abrangente, são determinados os parâmetros do processo de polarização ideal do filtro cerâmico piezoelétrico de 6.5 MHz: a intensidade do campo de polarização é de 2 kV / mm, e a temperatura de polarização é de 130 ° C. Com base nisso, o poste é determinado. A hora é de 15 min. Os resultados experimentais mostram que quando o tempo de polarização excede 15 min, o efeito no desempenho piezoelétrico não é óbvio. Também foi encontrado no experimento que o uso de pasta de prata de baixa temperatura de baixa temperatura, em vez da pasta de prata de alta temperatura comumente usada no processo de sinterização de prata, pode melhorar as propriedades piezoelétricas e mecânicas da folha cerâmica até certo ponto, Mas a força de ligação é menor e o custo é maior. Alta e inadequada para produção industrial. No experimento do processo de disparo, verificou-se que a folha de cerâmica piezo está tendo uma temperatura de mais de 1 250 ° C e um tempo de retenção de mais de 2 h foi propenso a colapso durante a polarização, resultando em um aumento nas rachaduras. Isso ocorre porque quanto maior a temperatura de disparo e quanto mais tempo o tempo de retenção, a cristalização mais severa ocorre, para que grãos menores se tornem grandes grãos, o que geralmente leva a um aumento da porosidade cerâmica e à diminuição da densidade cerâmica. Reduz a força mecânica e a constante dielétrica e, ao mesmo tempo, reduz o fator de qualidade mecânica do piezo cerâmico.

Quando a entrega chega, a entrega é autenticada. Se for bem sucedido, os recursos alocados na fase de preparação são entregues ao módulo de acesso ao protocolo e uma chamada é iniciada ao controle. Neste momento, o controle de chamadas considera a chamada para ser uma chamada terminal normal. Quando o módulo de acesso ao protocolo reporta ao LOM que o terminal realmente acessou a mensagem, a chave pode ser considerada em estado estável. Se o terminal que é alternado requer outras manobras, como a entrega interna ou a entrega subseqüente, ela pode ser concluída de acordo com a descrição da função Ho. Deve-se ressaltar que as extremidades do OT comutadas não têm nada a ver com as extremidades do OT da chamada. O fim e o fim da chamada pode ser o final O ou o término t alternado. Após a pesquisa na entrega GSM e UMTS, se houver altas GSM e UMTS no Mobile Softswitch, há muitas semelhanças entre o processo de sinalização e o controle de mídia, especialmente as mensagens de entrega de BSSAP e Ranap. No processo de design da máquina de estado, considera-se implementar a fusão dos dois protocolos e, finalmente, adoptar o esquema de implementação de separação. O processo de sinalização de um único protocolo na entrega não é complicado, e a complexidade da entrega vem principalmente da cooperação de protocolos em várias interfaces diferentes. A fusão das mensagens relacionadas à entrega nos dois protocolos da parte de aplicação do subsistema de estação base (BSSAP) e a parte do aplicativo de rede de acesso de rádio (RANAP) não pode ser bastante simplificada para o design da máquina de estado de entrega, e também será para BSSAP. O design adaptado ao protocolo Ranap adiciona complexidade. Além disso, a fusão resultará em redundância de mensagens e parâmetros ou perda de funcionalidade.