Estudio sobre características de polarización de cerámica piezoeléctrica.

Como un nuevo material que ha surgido en los últimos años,cerámica piezoeléctricaSe utilizan ampliamente en la fabricación de productos electrónicos y investigación de laboratorio. La variación de la constante dieléctrica de cerámica piezoeléctrica está estrechamente relacionada con sus características estructurales y el modo de polarización. Por lo tanto, estudiar las características de su modo de polarización tiene una gran referencia para una comprensión y investigación más profundas sobre los nuevos materiales, como la cerámica piezoeléctrica. El modo de polarización de cerámica piezoeléctrica se analizó mediante experimentos, y se predice el modo de polarización de cerámica piezoeléctrica bajo la condición del campo eléctrico alterno externo. El espectro dieléctrico se midió mediante un espectrómetro eléctrico, y la predicción previa se verificó por el espectro dieléctrico de medición y se analizó.

Polarización y parámetros dieléctricos deCristales de cerámica piezoeléctricaEs en su mayoría los cristales dieléctricos, también conocidos como dieléctricos. Bajo la acción de un campo eléctrico externo, los dieléctricos reaccionarán al campo eléctrico externo de la manera inductiva. Aparece una cierta cantidad de carga en el cuerpo o en la superficie. Este fenómeno se llama a la polarización. La electrodeización está representada por un vector de polarización macroscópica P, que es igual a la suma vectorial de los momentos de dipolo eléctrico por unidad de volumen. Si los cargos iguales de número que abandonan la distancia bajo la acción de un campo eléctrico, lo que representa el momento del dipolo eléctrico del sistema de carga, y la dirección de L está dirigida por la carga negativa a la carga positiva. La esencia de la polarización de la dieléctrica en el campo eléctrico externo es que la carga está constituyendo el dieléctrico que tiene un desplazamiento macroscópico bajo la acción del campo eléctrico externo. La carga positiva se desplazará a lo largo de la línea eléctrica, y la carga negativa cambiará la línea de alimentación inversa, está causando que el dieléctrico genere un momento de dipolo macroeléctrico. Dentro de un cierto rango, la polarización P es proporcional al campo eléctrico externo E P = ε0xe, y X se llama la tasa de polarización. Desde el análisis del mecanismo microscópico, hay tres formas de generar polarización dieléctrica, a saber, la polarización de desplazamiento de electrones se utiliza para la polarización de desplazamiento y la orientación de la polarización de las moléculas polares. Sin embargo, se está produciendo sin embargo de polarización, el resultado se puede atribuir a la formación de un eléctrico. Dipolo en el medio, que se puede caracterizar por el momento del dipolo eléctrico de la molécula o el átomo. El tamaño de μ se determina no solo por el campo eléctrico macroscópico E, sino también por el campo eléctrico generado por las moléculas adyacentes. La suma de los dos se llama el campo efectivo ei. En la fórmula μ = αei, α se llama la polarizabilidad de una molécula o un átomo, y es una cantidad física microscópica que describe las características de polarización de una molécula.

1.1Electron Desplazamiento de polarización

Bajo la acción de un campo eléctrico externo, la nube de electrones en los átomos y los iones que conforman el dieléctrico se distorsionarán, lo que hace que la nube de electrones se mueva en relación con el núcleo, generando así un momento de dipolo eléctrico. Esta polarización se llama la polarización de desplazamiento de los electrones. La polarización de desplazamiento de electrones es una forma de polarización que tienen todos los dieléctricos. La polarización de desplazamiento de un electrón indica que debido a la influencia del campo eléctrico externo, el electrón tendrá una cierta probabilidad de absorber energía y transición entre los niveles de energía correspondientes. Dado que los electrones externos están débilmente obligados por átomos, el desplazamiento de los electrones de los átomos se deriva principalmente de los electrones de valencia. La polarizabilidad de desplazamiento del electrón está representada por αE, y se supone que la molécula en consideración es una esfera, que se calcula por un punto de carga.esfera piezo cerámicaModelo y un modelo circular de órbita.

Polarización de desplazamiento de iones

Polarización de orientación del momento del dipolo eléctrico intrínseco.

Si la molécula está constituyendo el dieléctrico, que es una molécula polar, cuyo centro de carga positivo no coincide con el centro de la carga negativa, tiene un momento de dipolo eléctrico inherente. En ausencia de un campo eléctrico externo, ya que el momento del dipolo eléctrico de las moléculas dieléctricas de movimiento térmico deComponente de cerámica piezoeléctricaEs espacialmente desordenado, la probabilidad de apuntar en todas las direcciones es la misma, y ​​los momentos de dipolo eléctricos moleculares se cancelan entre sí. Por lo tanto, el dieléctrico en su conjunto no tiene un momento de dipolo eléctrico. Cuando se aplica un campo eléctrico externo, las cargas positivas y negativas del dipolo eléctrico molecular se ven afectadas por la fuerza del campo eléctrico, y hay una tendencia a apuntar hacia la dirección del campo eléctrico externo, o deben mantenerse en un establo. Estado, de modo que la energía del sistema se minimice, y es necesario señalar la dirección del campo eléctrico externo. O precesión alrededor de un campo eléctrico externo. Según la teoría estadística, el número de partículas en Energy E es proporcional a E = -EKT. Según esto, se puede calcular la polarizabilidad de la polarización de la orientación de la molécula dieléctrica. DD = μ2. En la fórmula 3kt, μ es el momento del dipolo eléctrico intrínseco molecular, K es la constante de Boltzmann, y T es la temperatura.

La polarizabilidad total α de la molécula puede considerarse como la suma de las polarizaciones de varios mecanismos α = αE + αA + αD. Si el número de moléculas por unidad de volumen es N, el vector de polarización macroscópico P puede correlacionarse con la polarizabilidad molecular microscópica α. P = nαeip = ε0 (εr-1) e = nαei, por lo que el EI del campo eléctrico efectivo percibido por cada polarización molecular en el medio constante dieléctrico es diferente del campo eléctrico Macroscópico E. Para una molécula, no solo se ve afectada por E, pero también por el campo eléctrico generado por otras polarizaciones. Se prevé que el modelo molecular examinó es una esfera, y el radio de la esfera es mucho más grande que el espaciado de los átomos. La influencia de la polarización molecular fuera, laTransductor de piezoeléctrico ultrasónicoSe puede tratar como un medio polarizado continuo de forma macroscópica. Las respuestas de grado al cambio del campo externo durante la polarización del medio están representadas por el tiempo de relajación τ. El significado físico de τ está agregando un campo eléctrico constante a la dieléctrica, eliminando el campo eléctrico después de estabilizarse la polarización y pasa el tiempo τ, la polarización p. La suma de los vectores de momento de dipolo eléctrico en el volumen se reduce a 1 / E de la PM original, es decir, P = PMETON. Dado que hay relajación en el proceso de polarización, D (vector de desplazamiento), los cambios P ​​y E no están en fase. D, P se quedará detrás de la fase de E. El campo eléctrico alterno sinusoidal está representado por un número complejo. Para medir el espectro dieléctrico de la cerámica piezoeléctrica, en este experimento, se coloca un zumbador de cerámica piezoeléctrico entre dos hojas de electrodos circulares, y la frecuencia angular se agrega a la lámina de electrodos y la tensión sinusoidal de Ω.