Recherche sur les performances de déplacement du microactuateur de céramiques piézoélectriques multicouches PZT PZT (2

Comparaison de la densité, de la constante diélectrique et du coefficient piézoélectrique du film en céramique PZN-PZ-PT obtenu par méthode de moulage et méthode de pressage à sec:

La figure montre la courbe caractéristique statique du déplacement de tension de la micro-actuateur en céramique piézoélectrique multicouche PZT en mode de déplacement longitudinal. À partir de cette courbe, on peut voir que lorsque la tension appliquée augmente progressivement puis revient à zéro, l'appareil commence comme indiqué dans l'équation (1), le déplacement est généré de manière linéaire et quasi-linéaire, puis décalée dans un manière non linéaire; Lorsque la tension diminue par rapport à la tension maximale, son déplacement ne revient plus comme le déplacement d'origine, mais un décalage de déplacement se produit. Cette relation d'hystérésis entre tension et déplacement est une caractéristique importante de la flexible basée sur PZTbague piézocéramique d'originedispositifs de déplacement. La raison de cette hystérésis de déplacement de tension est liée à la structure cristalline et à la structure du domaine électrique de la céramique piézoélectrique à base de PZT. Parce que la structure en cristal piézo-piézo de la céramique piézoélectrique est une structure de pérovskite, et ses constantes de réseau des axes A et C sont différentes; Lorsque les céramiques piézoélectriques sont polarisées, il y a encore de nombreux domaines électriques dans les cristaux. Dans un champ électrique bas (la tension correspondante est également relativement faible), le déplacement de la céramique piézoélectrique est principalement dû à la polarisation du dipôle électrique sous l'action du champ électrique, de sorte que le changement dans son intensité de polarisation est combiné avec l'action L'effet électrostrictrice ou l'effet électrique inverse provoque son déplacement mécanique linéaire; Cependant, lorsque la céramique piézoélectrique est soumise à un champ électrique élevé, les 90 domaines du cristal commencent à tourner, de sorte que les axes A et C des constantes de réseau inégales provoquent le déplacement des céramiques piézoélectriques augmentent non dans la direction dans la direction parallèle ou perpendiculaire au champ électrique. Lorsque la tension diminue par rapport à la valeur maximale, il existe deux domaines réversibles et irréversibles dans les 90 domaines. Ces domaines irréversibles existent. Cela fait que la céramique piézoélectrique apparaît phénomène de boucle d'hystérésis du déplacement de tension.

Les performances piézoélectriques de chaque couche de céramique piézoélectrique dans le micro-actuateur en céramique piézoélectrique à puce sont évaluées intuitivement. Lorsque le micro-actuateur en céramique piézoélectrique multicouche est appliqué avec une tension de 2,3 V (le champ électrique est de 50 V / mm, il est proche du rotation du domaine électrique et du champ électrique seuil), le périphérique génère un déplacement total d'environ 0,04 μm. Lorsque la direction du domaine électrique est considérée comme ayant un petit effet sur la déformation piézoélectrique, la déformation piézoélectrique moyenne de chaque couche de céramique piézoélectrique peut être calculée à partir de l'équation (2) Le coefficient D33≈500PC / N. Cette valeur est essentiellement proche de la valeur de la valeur de D33 répertorié. Par conséquent, on peut considérer que la performance piézoélectrique du monolithiqueTransducteur de cylindre piézocéramiquedéveloppé dans ce travail a atteint le film et le volume en céramique monolithique.

Les résultats de la figure montrent également que le microactuateur en céramique piézoélectrique multicouche peut produire un grand déplacement d'environ 1 μm sous la tension de fonctionnement relativement faible de 38 V, mais la taille de l'appareil est très petite. Par conséquent, cet appareil peut être appliqué à certains champs de haute technologie avec une faible tension de fonctionnement, un grand déplacement et une petite taille de dispositif, les disques durs nécessitent une petite taille de dispositif et une tension de fonctionnement <12V. Lorsque vous utilisez des céramiques piézoélectriques flexibles PZT PIEZO SERIES, lorsque la tension inverse ou le champ électrique dans la direction opposée est modifiée, il est facile de provoquer la dépolarisation de la céramique piézoélectrique, ce qui réduit les performances piézoélectriques et réduisant le déplacement. Par conséquent, les dispositifs de puces multicouches sont généralement utilisés avec une tension positive unidirectionnelle. Dispositif à puce multicouche de la forme d'onde de tension AC sinusoïdale unidirectionnelle et son spectre de réponse de déplacement dynamique. À partir de la courbe de réponse de déplacement représentée sur la figure, on peut voir que le dispositif de puce multicouche a un courant alternatif sinusoïdal unidirectionnel à un pic de 12 V et une fréquence de 1 kHz. Dans l'action, le déplacement maximal est de 0,28 μm, ce qui est fondamentalement le même que le déplacement statique à 12 V CC, il indique que sous un champ électrique de 250 V / mm, il n'y a pas de dépendance évidente entre son déplacement et sa fréquence. De plus, le déplacement dynamique du dispositif est essentiellement sous la forme d'une onde sinusoïdale, et la différence de phase par rapport à la tension est également très petite (difficile à calculer la différence de phase dans la figure), indiquant que le déplacement du dispositif multicouche Peut suivre le changement du champ électrique pour produire un déplacement. Le fait ci-dessus, les performances du déplacement dynamique ci-dessus sont fondamentalement inchangées dans la plage de fréquences mesurant de 100 Hz à 5 kHz, qui peuvent être vues à partir des courbes de spectre de différence de déplacement et de phase du dispositif de puce multicouche illustré. La forme d'onde de tension V = 6 (1 + SINωT), le déplacement dynamique généré sous l'effet de différentes fréquences de tension changent à peine avec la fréquence, et sa différence de phase ne change que autour de 5 kHz.

2. Les caractéristiques de déplacement de tension des dispositifs de puces multicouches sont liées à la structure cristalline et au comportement du domaine électrique des matériaux en céramique piézoélectrique PZT sous l'action des champs électriques. Les domaines électriques peuvent toujours se tourner bien sous l'action de champs électriques à basse fréquence, ce qui fait la plage de fréquences de 100 Hz à 5 kHz. La taille du déplacement dynamique interne decylindre en céramique piézoélectriquereste fondamentalement inchangé.

3. Utiliser l'effet piézoélectrique inverse pour étudier la loi de changement du déplacement causée par les dipôles électriques et les domaines sous l'action d'un champ électrique est une bonne méthode pour étudier les propriétés microscopiques d'un corps piézoélectrique et d'un coefficient piézoélectrique.