Pesquisa sobre desempenho de deslocamento do microactador de cerâmica multicamada PZT PZT PIIEZOELTRIC (2

Comparação de densidade, constante dielétrico e coeficiente de piezelétrico de filme cerâmico PZN-PZ-PT obtido pelo método de fundição e método de prensagem a seco:

A figura mostra a curva característica de deslocamento de tensão estática do micro-atuador de cerâmica piezoelétrico de chip multicamadas PZT no modo de deslocamento longitudinal. A partir desta curva, pode-se ver que, quando a tensão aplicada aumenta gradualmente e retorna a zero, o dispositivo é iniciado como mostrado na equação (1), o deslocamento é gerado de forma linear e quase linear e, em seguida, mudou em um maneira não linear; Quando a tensão diminui da tensão máxima, seu deslocamento não retorna mais como o deslocamento original, mas ocorre um lag de deslocamento. Este relacionamento de histerese entre tensão e deslocamento é uma característica importante da base flexível baseada em PZTanel piezocerâmico de estoqueDispositivos de deslocamento. A razão para esta histerese de deslocamento de tensão está relacionada à estrutura de cristal e estrutura de domínio elétrico da cerâmica piezoelétrica baseada em PZT. Porque a estrutura de cristal PZT Piezo da cerâmica piezoelétrica é uma estrutura de perovskite, e suas constantes de rede de eixos de A e C são diferentes; Quando as cerâmicas piezoelétricas são polarizadas, ainda há muitos 90 domínios elétricos nos cristais. Em um campo elétrico baixo (a tensão correspondente também é relativamente baixa), o deslocamento de cerâmica piezoelétrico deve-se principalmente à polarização do dipolo elétrico sob a ação do campo elétrico, de modo que a mudança na sua intensidade de polarização seja combinada com efeito eletrostrictivo, ou efeito elétrico inverso provoca seu deslocamento mecânico linear; No entanto, quando a cerâmica piezoelétrica é submetida a um alto campo elétrico, os 90 domínios no cristal começam a virar, de modo que os eixos A e C das constantes de treliça desiguais fazem com que o deslocamento de cerâmica piezoelétrico aumente não linearmente na direção paralelo ou perpendicular ao campo elétrico. Quando a tensão diminui do valor máximo, existem dois domínios reversíveis e irreversíveis nos 90 domínios. Esses domínios irreversíveis existem. Isso faz com que a cerâmica piezoelétrica pareça fenômeno de laço de histerese de deslocamento de tensão.

O desempenho piezoelétrico de cada camada cerâmica piezoelétrico no micro-atuador cerâmico piezoelétrico de chip é intuitivamente avaliado. Quando o micro-atuador de cerâmica piezoelétrico de chip multicamadas é aplicado com uma tensão de 2,3 V (o campo elétrico é de 50 v / mm, é perto do campo elétrico de giro e limiar de domínio elétrico), o dispositivo gera um deslocamento total de cerca de 0,04 μm. Quando a direção do domínio elétrico é considerada ter um efeito pequeno na tensão piezoelétrica, a pressão piezoelétrica média de cada camada cerâmica piezoelétrica pode ser calculada a partir da equação (2) O coeficiente D33≈500PC / N. Este valor é basicamente próximo do valor de D33 listado. Portanto, pode-se considerar que o desempenho piezoelétrico do monolíticoTransdutor de cilindro piezocerâmicoDesenvolvido neste trabalho atingiu o filme cerâmico fundido monolítico e a granel.

Os resultados da figura também mostram que o microactuador cerâmico piezoelétrico de chip multicamadas pode produzir um grande deslocamento de cerca de 1 μm sob a tensão de operação relativamente baixa de 38V, mas o tamanho do dispositivo é muito pequeno. Portanto, este dispositivo pode ser aplicado a alguns campos de alta tecnologia com baixa tensão de operação, grande deslocamento e tamanho pequeno do dispositivo, as unidades de disco rígido exigem tamanho pequeno do dispositivo e tensão de operação <12V. Quando está usando a cerâmica piezoelétrica flexível da série PZT Piezo, quando a tensão reversa ou o campo elétrico na direção oposta é alterada, é fácil causar a despolarização da cerâmica piezoelétrica, que reduz o desempenho piezoelétrico e reduzindo o deslocamento. Portanto, os dispositivos de chip multi-camada são geralmente operados com uma tensão positiva unidirecional. Dispositivo de chip multi-camada de forma de onda de tensão CA sinusoidal unidirecional e seu espectro de resposta a deslocamento dinâmico. Na curva de resposta de deslocamento mostrada na figura, pode-se ver que o dispositivo de chip multi-camada tem uma corrente CA sinusoidal unidirecional em um pico de pico de pico e uma frequência de 1KHz. Sob a ação, o deslocamento máximo é de 0,28μm, que é basicamente o mesmo que o deslocamento estático a 12V DC, está indicando que, no âmbito de 250V / mm, não há dependência óbvia entre o deslocamento e a frequência. Além disso, o deslocamento dinâmico do dispositivo é basicamente na forma de uma onda senoidal, e a diferença de fase da tensão também é muito pequena (difícil calcular a diferença de fase na figura), indicando que o deslocamento do dispositivo multicamada pode seguir a mudança do campo elétrico para produzir deslocamento. No topo, o desempenho do deslocamento dinâmico acima é basicamente inalterado na faixa de freqüência medindo de 100Hz a 5KHz, que pode ser visto a partir das curvas de espectro de deslocamento e diferença de fase do dispositivo de chip multicamadas mostrado. A forma de onda de tensão v = 6 (1 + sinω), o deslocamento dinâmico gerado sob o efeito de diferentes freqüências de tensão dificilmente mudam com frequência, e sua diferença de fase só muda em torno de 5kHz.

2. As características de deslocamento de tensão dos dispositivos de chip multicamadas estão relacionadas com a estrutura cristalina e o comportamento de domínio elétrico dos materiais cerâmicos piezoelétricos do PZT sob a ação dos campos elétricos. Os domínios elétricos ainda podem virar bem sob a ação de campos elétricos de baixa frequência, que está fazendo a faixa de freqüência de 100Hz a 5KHz .o tamanho do deslocamento dinâmico interno deCilindro cerâmico piezoelétricopermanece basicamente inalterado.

3.Using o efeito piezoelétrico inverso para estudar a lei de mudança do deslocamento causado por dipolos elétricos e domínios sob a ação de um campo elétrico é um bom método para estudar as propriedades microscópicas de um corpo piezoelétrico e coeficiente piezoelétrico.