PZT壓電陶瓷介紹和測(cè)試方法

1、PZT 壓電陶瓷介紹和測(cè)試方法壓電陶瓷介紹和測(cè)試方法Prepared by : Wenjie Zhuang主要內(nèi)容主要內(nèi)容q 基本知識(shí)介紹y 壓電材料y 壓電效應(yīng)y 壓電式傳感器工作原理、技術(shù)參數(shù)及等效模型q HSA PZT 壓電陶瓷應(yīng)用介紹y 組成架構(gòu)及工作原理y PZT 不良背景介紹y 測(cè)試方法推薦基本知識(shí)介紹基本知識(shí)介紹q 壓電材料壓電材料y定義x在外力作用下產(chǎn)生電流，或反過(guò)來(lái)在電流作用下產(chǎn)生力或形變的一種功能材料 y類別y參數(shù)類類 別別材材 料料 成成 分分特特 性性 石英晶體單晶體、水晶（人造、天然）SiO2d11=2.3110-12C/N，壓電系數(shù)穩(wěn)定，固有頻率穩(wěn)定承受壓力700-

2、1000Kg/cm2壓電陶瓷人造多晶體鈦酸鋇、PZT鋇、鈮酸鹽系 壓電系數(shù)高 d33=19010-11C/N品種多、性能各異 新型壓電材料壓電半導(dǎo)體壓電特性半導(dǎo)體特性集成壓電傳感器有機(jī)高分子壓電材料質(zhì)輕柔軟、抗拉強(qiáng)度高、機(jī)電耦合系數(shù)高基本知識(shí)介紹基本知識(shí)介紹q 壓電材料壓電材料yPZT 壓電陶瓷 （鋯鈦酸鉛陶瓷）-壓電效應(yīng)x用鋯、鈦、鉛的氧化物配制后燒結(jié)而成。一般采用雙模結(jié)構(gòu)（壓電陶瓷片+金屬振動(dòng)片）xP-“Pb”（鉛元素），Z-“Zr” （鋯元素），T-“Ti” （鈦元素）x 特點(diǎn)具有顯著的介電、壓電和鐵電特性PZT鐵電厚膜兼有塊狀材料和薄膜的優(yōu)點(diǎn)，可在低壓和高頻條件工作壓電厚膜微致動(dòng)器作為

3、磁記錄行業(yè)的首選材料，被用來(lái)解決硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器磁頭精確定位的難題x應(yīng)用范圍：機(jī)械能電能相互轉(zhuǎn)換類傳感器電極電極電極電極基本知識(shí)介紹基本知識(shí)介紹q 壓電效應(yīng)壓電效應(yīng)y正壓電效應(yīng)：外界應(yīng)力作用下（機(jī)械能），表面產(chǎn)生電荷（電能）y逆壓電效應(yīng)：外加電場(chǎng)作用下（電能），一定方向產(chǎn)生機(jī)械形變或機(jī)械壓力電能電能機(jī)械能機(jī)械能正壓電效應(yīng)正壓電效應(yīng)逆壓電效應(yīng)逆壓電效應(yīng) 極化方向F 極化方向電場(chǎng)方向電能電能機(jī)械能機(jī)械能電能電能機(jī)械能機(jī)械能基本知識(shí)介紹基本知識(shí)介紹q壓電傳感器工作原理壓電傳感器工作原理y是以某些電介質(zhì)的壓電效應(yīng)為基礎(chǔ)，在外力作用下，在電介質(zhì)的表面上產(chǎn)生電荷，從而實(shí)現(xiàn)非電量測(cè)量y表現(xiàn)形式基本知識(shí)介紹基本知識(shí)

4、介紹q等效模型等效模型y正壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)等效模型如下：x正壓電效應(yīng)：F（應(yīng)力或形變）輸入-QU （電量或電壓）x逆壓電效應(yīng)： QU （電量或電壓）輸入-F（應(yīng)力或形變）輸出Q =d33 *F壓電材料把機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芑虬央娔苻D(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的轉(zhuǎn)換系數(shù)，它為反映力學(xué) 量 (應(yīng)力或應(yīng)變)與電學(xué)量(電位移或電場(chǎng))間相互耦合的線性響應(yīng)系數(shù) ZJ-3AN型準(zhǔn)靜態(tài)d33測(cè)量?jī)x 壓電介質(zhì)壓電介質(zhì)電壓輸出電壓輸出壓力輸入壓力輸入F壓電介質(zhì)壓電介質(zhì)電壓輸入電壓輸入形變輸出形變輸出基本知識(shí)介紹基本知識(shí)介紹q 等效電路等效電路y靜電發(fā)生器或絕緣介質(zhì)平板電容器：外部機(jī)械硬力作用下，電極兩端產(chǎn)生極性相反電量相等的電荷 QQ壓電晶體壓電晶體Ca+ _ _ _ _ _QCaUaCaaaCQUCaUaQFQ=U*CHSA PZT 壓電陶瓷應(yīng)用介紹壓電陶瓷應(yīng)用介紹qHSA （磁頭懸臂裝置）結(jié)構(gòu)及功能介紹（磁頭懸臂裝置）結(jié)構(gòu)及功能介紹yPZT元件作用是利用其高壓電常數(shù)特性，使讀寫(xiě)磁頭發(fā)生水平位移，從而使HSA 水平旋轉(zhuǎn)和精確尋軌交變電壓交變電壓PZT 元件元件HSA電荷變化電荷變化位移變化位移變化精確尋軌精確尋軌懸臂彈性區(qū)懸