Proceso de mecanismo físico cerámico piezoeléctrico.

La cerámica piezoeléctrica es una película policristalina con efecto piezoeléctrico, y su proceso de producción se nombra después de su proceso de producción similar (pulverización de materias primas, molduras, sinterización de alta temperatura). Algunos cristales de piezoes anisotrópicos se someten a deformación bajo fuerza mecánica, lo que hace que las partículas cargadas sean relativamente desplazadas,Material PZT Piezo Ceramic DiscEstá resultando en cargos límites positivos y negativos en la superficie del cristal piezo. Este fenómeno se llama efecto piezoeléctrico. Esta propiedad del cristal se llama piezoelectricidad. La piezoelectricidad se descubrió en 1880 por J. Curie y P. Curie Brothers. Unos meses más tarde, verificaron experimentalmente el efecto piezoeléctrico inverso, es decir, cuando se aplica un voltaje al cristal piezo, el cristal piezo se someterá a una deformación geométrica. Antes de 1940, solo se conocían dos tipos de ferroelectricos (no solo polarizados espontáneamente en un cierto rango de temperatura, sino también la polarización espontánea de los cristales que se pueden reorientar debido a la resistencia externa del campo): una es la sal de reposo y algunos estrechamente relacionados tartrato; Uno es el fosfato de dihidrógeno de potasio y su equivalente. El primero tiene piezoelectricidad a temperatura normal, y tiene un valor de uso técnico, pero tiene la desventaja de ser fácil de disolver; Este último tiene piezoelectricidad a baja temperatura (menos de -14 C), y el valor de uso de la ingeniería no es grande. Se encontró que el titanato de bario (Batio) tenía una constante dieléctrica anormalmente alta entre 1942 y 1945. Pronto se encontró que era piezoeléctrico, y el descubrimiento de la cerámica piezoeléctrica Bati O era un salto cuántico en materiales piezoeléctricos. Anteriormente, solo había un material de cristal simple piezoeléctrico, y posteriormente aparecía un material polizoeléctrico policristalítrico, apareció cerámica piezoeléctrica y se usó ampliamente. En 1947, Estados Unidos utilizó Batio Cerámica para hacer pastillas para los fonógrafos. Japón lo usó dos años después de los Estados Unidos. Batio tiene la desventaja de que la piezoelectricidad es más débil que la sal en reposo y la piezoelectricidad es mayor que el cristal de cuarzo piezo con temperatura. En 1954, B. Jaffe y otros descubrieron el sistema Piezoelectric PBZRO-PBTIO (PZT) SOLUCIÓN SOLIDA, que es un evento de fabricación de época que hizo imposible fabricar dispositivos en la era de Batio. Desde entonces, se han desarrollado Cerámica piezoeléctrica transparente PZT para extender la aplicación de cerámicas piezoeléctricas al campo de la óptica. Hasta ahora, la aplicación de cerámicas piezoeléctricas, desde el desarrollo del universo hasta la vida de la familia, es extremadamente extensa. La investigación de China sobre las cerámicas piezoeléctricas comenzó a fines de la década de 1950, aproximadamente 10 años después de países extranjeros. En la actualidad, hay fuerzas bastante fuertes en la producción de prueba y la producción industrial de cerámica piezoeléctrica. Muchos materiales han alcanzado o están cerca del nivel internacional.

El mecanismo físico de piezoelectricidad piezocerámica.

Las cerámicas piezoeléctricas son policristales cuya piezoelectricidad se puede explicar por la piezoelecidez de laDiscos piezoeléctricos de cristal. Bajo la acción de la fuerza mecánica, el momento total del dipolo eléctrico (polarización) cambia, lo que resulta en un fenómeno piezoeléctrico. La piezoelectricidad está estrechamente relacionada con la polarización, la deformación.

Mecanismo microscópico de polarización.
El estado de polarización es un estado en el que el campo eléctrico ejerce una fuerza de desplazamiento relativa en el punto cargado de la dieléctrica y un equilibrio temporal de atracción mutua entre los cargos. Hay tres mecanismos principales de polarización.

(1) polarización de desplazamiento de electrones: el átomo o ion de un dieléctrico no coinciden con el centro de carga negativa de un núcleo cargado positivamente y un electrón de concha bajo la acción de una fuerza de campo eléctrico.
(2) Polarización de desplazamiento de IONG: los iones positivos y negativos de la dieléctrica se desplazan relativamente bajo la acción de una fuerza de campo eléctrica, generando así un momento de dipolo eléctrico.
(3) Polarización de la orientación: las moléculas polares que conforman el dieléctrico tienen un determinado momento eléctrico intrínseco (inherente). Debido al movimiento térmico, la orientación está desordenada, el momento eléctrico total es cero. Cuando se aplica un campo eléctrico, la dirección del campo eléctrico está alineado y aparece un momento de dipolo eléctrico macroscópico.
Para cristales anisotrópicos, la relación entre polarización y campo eléctrico.

2. Efecto piezoeléctrico.

(1) efecto piezoeléctrico positivo
Cuando elTransductor de cerámica de discos PEIZOELECTRICOSestá deformado por una fuerza externa, los centros de carga positivos y negativos son relativamente desplazados, y las cargas opuestas se generan en algunas caras correspondientes, y se produce la intensidad de la polarización. Este fenómeno de ningún campo eléctrico y polarización por deformación se denomina efecto piezoeléctrico positivo.

Para los cristales anisotrópicos, se aplica el estrés al cristal piezoico, y el cristal mostrará una polarización proporcional en las tres direcciones de X, Y y Z, que se llaman constante de tensión piezoeléctrica y una cepa piezoeléctrica constante, respectivamente.

(2) efecto piezoeléctrico inverso
Cuando se aplica un campo eléctrico al cristal, no solo la polarización, sino que también se genera deformación, y este fenómeno de deformación por parte del campo eléctrico se llama un efecto piezoeléctrico inverso. Esto se debe a que cuando el cristal está sujeto a un campo eléctrico, se genera la tensión (tensión piezoeléctrica) dentro del cristal, y la tensión piezoeléctrica se genera por estrés.
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3. Mecanismo de efecto de presión.

El efecto piezoeléctrico se descubrió por primera vez en cristales piezo. Ahora usamos cristales de material PZT como modelo para ilustrar el mecanismo físico del efecto piezoeléctrico.

Cuando no se aplica presión, se distribuyen los centros de carga positivos y negativos del cristal piezoico. En este momento, los centros de carga positivos y negativos coinciden, y el momento eléctrico total del cristal piezoico es igual a cero, y la superficie de cristal no está cargada (no piezoeléctrica).

Cuando se aplica el sensor de presión en la dirección X, el cristal del material se deforma, y ​​los centros de carga positivos y negativos se separan, es decir, los cambios de dipolo eléctrico, de modo que la acumulación de carga se produce en el plano X.
Cuando se aplica la presión en la dirección del eje Y, la distribución de los centros de carga positiva y negativa del cristal se muestra aquí, cuando el momento del dipolo eléctrico total cambia y causa una acumulación de carga en el plano X opuesto al frente. Obviamente, está reemplazando la fuerza de compresión anterior con una fuerza de tracción, indica que el signo de la carga se invierte. En resumen, cuando se aplica un sensor de presión a un cristal piezoeléctrico, se puede causar un efecto piezoeléctrico.