1 mouvement de domaine Dans le PB (Zr0. 52Ti0. 48) O3Céramique piézoélectrique du matériau PZTLa composition, l'ajout d'oxydes tels que LA2O3, NB2O5, Tho2 et Wo3 réduit la valeur QM. Pour expliquer la réduction du QM, il a proposé le mécanisme suivant. Lorsque vous remplacez Pb2 +, Ti4 +, Zr4 + dans la céramique PZT avec un ion métal Les propriétés de puissance du réseau, les postes vacants PB sont générées dans la céramique piézotique. Ces lacunes PB réduisent la contrainte interne qui entrave la rotation du domaine, de sorte que le domaine devient facile à déplacer, la friction interne augmente, la perte diélectrique augmente et la valeur QM diminue. On pense que le mouvement de la paroi de domaine provoque une réduction de la valeur QM. De plus, la formule déduite par Yamauchi et Takahashi sait que la valeur Q-1M est proportionnelle à la perte diélectrique. L'une des causes de la perte diélectrique est la consommation d'énergie causée par l'hystérésis des vibrations de la paroi de domaine sous l'action du champ électrique alternatif. Par conséquent, l'hystérésis de la vibration de la paroi de domaine provoque la perte du milieu, ce qui entraîne une diminution de la valeur QM. Ainsi, dans le matériau céramique piézoélectrique à faible QM dopé à QM, la difficulté du mouvement de la paroi de domaine correspond directement à la valeur QM.
2 charges d'espace
Lorsque Pb2 +, Ti4 +, Zr4 + dans les céramiques PZT PIEZO sont remplacés par des ions métalliques ayant une valence inférieure à Pb2 + ou Ti4 + et Zr4 + comme K +, Na +, Cr3 +, Fe3 +, la valeur QM augmente remarquablement. Cela peut s'expliquer par l'effet de la charge d'espace sur le domaine. Les céramiques piézoélectriques PZT purs présentent une conduction de type trou en raison des postes de plomb, tandis que les additifs ioniques métalliques à faible valeur agissent comme des accepteurs dans le corps. L'ajout d'un ion métallique à faible coût augmente considérablement le centre négatif et les trous de transport dans le corps piézocéramique, c'est-à-dire génère une grande quantité d'espace. Afin d'éliminer le champ électrique généré par le changement discontinu de la paroi du domaine, la charge d'espace de charge négative est concentrée dans le domaine. Le terminal positif et la charge d'espace chargés positivement sont concentrés à l'extrémité négative de la paroi du domaine, formant un champ de charge d'espace (EQ) qui est le même que la direction de polarisation du domaine. Lorsqu'un champ électrique externe est appliqué pour tourner le domaine, non seulement surmonter la polarisation spontanée du domaine d'origine, et surmonter le champ de charge d'espace Eq. C'est-à-dire que l'effet de la charge d'espace supprime le mouvement du domaine, réduisant ainsi le frottement interne et augmentant la valeur QM. Pour estimer la présence en céramique. La quantité de charge d'espace introduite a peut observer que la définition est le paramètre de la quantité de charge d'espace (ps - pi) / ps pour caractériser la quantité de charge d'espace. La valeur de (ps - pi) / ps varie avec le type et la quantité d'impuretés. Pour les additifs métalliques à faible coût (additif dur), à mesure que la quantité de dopage augmente, la quantité de charge d'espace augmente, tandis que la quantité d'espace pour les additifs à prix élevé (additifs mous) est petit et presque impossible à mesurer. Par conséquent, la pression de la valeur QM élevée dans la céramique électrique, la variation de la valeur QM est liée à la charge d'espace. Lorsque la température augmente, la charge d'espace migre dans lecristaux en céramique piézo, qui réduit l'accumulation de charge d'espace, favorise le mouvement de la paroi du domaine et réduit la valeur QM. Pour l'ajout de matériaux mous, en raison de la céramique, la quantité de charge d'espace générée dans le corps est faible et le changement de température fait que la migration de la charge d'espace est petite. Par conséquent, la stabilité de la température du QM est généralement plus élevée que celle de l'additif dur.
3 résistivité corporelle pour les matériaux modifiés par additif doux
La résistivité du volume est de 1 à 2 ordres de grandeur supérieure à celle du matériau modifié par additif dur car une petite quantité de dopant fournit des électrons en excès. La recombinaison du trou d'origine réduit la concentration de trous d'électrons dans le corps en céramique piézo, augmentant ainsi la résistivité du volume. La résistivité à forte volume est bénéfique pour augmenter la résistance au champ électrique de polarisation de la céramique piézoélectrique, et le mouvement d'orientation du domaine est plus suffisant, entraînant une augmentation de la perte diélectrique et la valeur QM diminue. Pour les matériaux dopés additifs durs, l'augmentation de la charge d'espace et de la résistance en vrac s'accompagne d'une augmentation du QM. Plus la température est faible, plus la résistivité en vrac du matériau est grande, il est difficile de migrer la charge d'espace, le mouvement du domaine est supprimé et la valeur QM est diminuée. Lorsque la relation entre la résistivité du volume et la valeur QM est caractérisée quantitativement, comme décrit ci-dessus, la valeur QM a été exprimée en fonction de la quantité de charge d'espace et de la résistivité du volume.
4 GRAIN Taille de grande taille pendant le processus de polarisation,
La contrainte de serrage générée à la limite des grains est petite, le matériau est facile à polarisation, la friction interne est réduite et la valeur QM est augmentée. Cependant, si la taille des grains est trop grande, l'écart de grain sera causé. Augmentation, compacité, affectant les performances piézoélectriques; Le grain est trop petit, la limite des grains a un fort effet de serrage sur le domaine, ce qui rend le mouvement de direction du domaine difficile, réduisant les performances piézoélectriques. Par conséquent, la taille des grains doit être modérée. L'étude de CEO2 dopéd PB (MN1 / 3SB2 / 3) 2PBTizro3 Ternary Piezoelectric Ceramics montre qu'après avoir ajouté CEO2, la céramique est dense et les grains sont modérés, ce qui améliore la microstructure de la céramique piézo. Un matériau moteur à ultrasons à onde stationnaire avec une tension élevée et une valeur QM élevée a été obtenu.
5 étude constante du réseau Le diagramme de phase de PZTtransducteur à disque piézoélectriqueLes matériaux peuvent être constatés que l'ajustement du rapport Zr / Ti et du troisième ou quatrième composant entraînera des changements dans les paramètres du réseau; De plus, les ions de dopage entrent dans le réseau, le paramètre Crystal Le paramètre de réseau change également. Si le rapport axe cristallin augmente C / A, au moment de la polarisation, la polarisation spontanée PS de certaines structures est difficile à tourner, entraînant une diminution des performances piézoélectriques; et la diminution du rapport axe cristallin piézo C / A fait PS. L'inversion est facile, entraînant une augmentation du frottement interne et une diminution du QM. Par conséquent, pour les matériaux en céramique piézoélectrique binaires ou multi-éléments, les paramètres du réseau affectent également la valeur QM.
6 mode de vibration La valeur QM reflète le degré de perte mécanique causée par la friction interne du vibrateur piézoélectrique pendant la résonance. De toute évidence, la valeur QM est liée au mode de vibration. Il utilise le matériau en céramique piézoélectrique PMN2PZT pour fabriquer le vibrateur piézoélectrique. Lorsque la valeur QM et la température du gyroscope quadruple vibrateur et du vibrateur cylindrique sont liées à la température, il est constaté que la courbe QM du vibrateur cylindrique est environ 30 ° C inférieure à celle du vibrateur tétragonal, ce qui signifie la vibration tétragonale. La valeur QM d'environ 0 ° C correspond à la valeur QM du vibrateur cylindrique de -30 à 80 ° C. Par conséquent, l'ajustement de la valeur QM peut être étudié non seulement par le choix de la composition du matériau, mais aussi en modifiant le mode de vibration.
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