피에조-세라믹 기술의 기초

피에조-전기 작용 원리, 페로브스카이트 및 분극

피에조-전기는 직접적인 피에조 효과로 불리는 압력 및 장력을 가지고 기계적으로 부하되었을때에 전기 충전을 생성하기 위한 어떤 크리스탈의 능력에 기초를 두고 있습니다. 반대로, 이러한 크리스탈은 전장에 노출이 되었을때에 조절된 변형을 경험하게 됩니다 - 역피에조 효과라고 언급되는 행동. 전하의 극성은 압력의 방향과 관련된 크리스탈의 방향에 달려 있습니다.

이러한 공정을 직접적인 피에조 효과라고 합니다. 반대로, 전장에 노출이 되었을때에 조절된 변형은 역피에조 효과라고 언급된 행동입니다. 전하의 극성은 압력의 방향과 관련된 크리스탈의 방향에 달려 있습니다.

Direkter piezoelektrischer Effekt

직접적인 피에조 전장 효과

Inverser piezoelektrischer Effekt

역피에조 전장 효과

페로브스카이트 구조

피에조-전기 특성을 보여 주는 세라믹은 강유전체에 속합니다. 요즘의 체계는 거의 독점적으로 납 티탄산 지르코늄 (PZT)에 기초를 두고 있습니다; 즉, 그것들은 납 지르콘산염 (PbZrO3) 및 납 티탄산염 (PbTiO3)의 혼합 크리스탈로 구성되어 있습니다. 피에조-세라믹 구성 성분은 각각 기초 세포의 대다수를 구성하는 수많은 미소결정 (도메인)으로 이루어진 다결정체 구조를 가지고 있습니다. 이러한 강유전체 세라믹의 기초 세포는 페로브스카이트 결정 구조를 전시하는데, 일반적으로 구조 공식 A2+B4+O32-에 의해서 설명 될 수 있습니다.

이상적인 페브로스카이트 구조의 도식적인 도형은 퀴리 온도 이하에서의 자발적인 분극때문에 왜곡을 무시하는 것입니다. 2가 양이온은 큐브의 중심에 위치하고 있는 반면에 4가 양이온은 큐브 구석에서 형성이 됩니다. 2가 음이온은 이 도해의 큐브 모서리에 위치하고 있습니다. PZT (납 티탄산 지르코늄) 혼합 크리스탈, 그 공식은 다음과 같습니다: A: Pb2+, B: Ti4+ / Zr4+

극성을 통한 피에조-전기 특성

소결 후에 즉시로, 세라믹체의 도메인 (그 구역은 일정한 쌍극자 방향의 기초 세포로 구성됨)은 임의적, 통계적으로 분포된 방향을 보여줍니다; 즉, 거시적 바디는 등방성이고 피에조-전기 특성을 보여주지 않습니다.

극성 동안이나 이후에 강유전체 세라믹

이러한 피에조-전기 특성은 "극성"에 의해서 기원될 수 있습니다. 이러한 과정에서, 세라믹 바디는 필드의 방향으로 배열되는 전기 쌍극자를 유발하는 강한 전기 DC 필드에 노출되어 있습니다. 그것들은 DC 필드가 더 이상 적용 (잔재하는 극성)이 안 되는 이후에도 큰 각도로 이 방향을 유지합니다 – 강유전체 세라믹의 피에조-전기 행동을 위한 필요불가결한 상태.

피에조-세라믹 기술의 기초에 대한 세부적인 정보를 위하여, 피에조-세라믹의 역동적인 행동 및 피에조-전기 공명체의 기본적인 모드를 우리는 소책자 "피에조 응용에서의 고성능 세라믹" 및 추가의 "모놀리스로 만든 다층 액추에이터 - 운영 및 응용"을 추천합니다.

  • Piezoceramic Technology

    Advanced Ceramics in Piezo Applications

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