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Zibo Yuhai Electronic Ceramic Co., Ltd.

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ピエゾ素子の挙動



入力周波数の影響
入力周波数が低い場合、圧電セラミック素子にかかる力と圧電素子によって発生する電界または電荷との関係は次のとおりです。



E = - (g33T)
Q = - (d33F)
ここでE:電場
g33:圧電電圧定数
T:セラミック素体にかかる応力
Q:発生電荷
d 33:圧電電荷定数
F:加えられた力

印加電圧または電界と、それに対応する圧電セラミック素子の厚さ、長さ、または幅の増減との関係は、次のとおりです。
Δh= d33V
S = d33E
Δl/ l = d31E
Δw/ w = d31E
ここで、l:セラミック要素の初期長
w:セラミック素体の初期幅
Δh:セラミック素子の高さ(厚さ)の変化
Δl:セラミック素子の長さの変化
Δw:セラミック素子の幅の変化
d:圧電電荷定数
V:印加電圧
S:ひずみ(高さの変化/元の元の高さ)
E:電界

交流電場にさらされる圧電セラミック素子は、電場の周波数で周期的に寸法を変える。電気入力に応答して要素が最も容易に振動し、電気エネルギー入力を機械的エネルギーに最も効率的に変換する周波数(共振周波数)は、セラミック材料の組成と、その形状および体積によって決定されます。要素

循環周波数が増加するにつれて、素子の振動は最初にインピーダンスが最小になる周波数(最大アドミタンス)に近づく。この周波数も共振周波数です。周波数がさらに増加すると、インピーダンスは最大値(最小アドミタンス)まで増加します。これも反共振周波数です。これらの周波数は実験によって決定されます - 方法については、共振周波数の決定を参照してください。

最小インピーダンス周波数および最大インピーダンス周波数の値は、電気機械結合係数k、すなわち圧電材料が電気エネルギーを機械エネルギーに、または機械エネルギーを電気エネルギーに変換する有効性の指標を計算するために使用することができる。 kは振動モードおよびセラミック要素の形状に依存する。誘電損失と機械的損失もエネルギー変換の効率に影響します。誘電損失は通常、機械的損失よりも重要です。

安定性 - 圧電セラミック素子のほとんどの特性は、分極後の時間と対数の関係で徐々に侵食されます。正確な老化速度は、セラミック要素の組成およびそれを調製するために使用される製造方法に依存する。電気的、機械的、または熱的制限を超えてエレメントを誤って取り扱うと、この固有のプロセスが加速する可能性があります。

電気的制限 - 分極電界とは逆の極性の強い電界にさらされると、圧電材料が分極しなくなります。偏光解消度は、材料のグレード、露光時間、温度、およびその他の要因によって異なりますが、通常は200〜500 V / mm以上の電界で大きな偏光解消効果があります。交流は、極性が分極電界の極性と反対である各半サイクルの間に偏光解消効果を有する。
機械的制限圧電材料中のドメインの配向を乱すのに十分な機械的応力は、双極子の整列を破壊する可能性がある。電気的偏光解消に対する感受性と同様に、機械的応力に耐える能力は、さまざまなグレードおよびブランドの圧電材料の間で異なります。

熱制限 - 圧電セラミック材料がそのキュリー点まで加熱されると、ドメインは無秩序になり、材料は偏光解消します。セラミックの推奨上限動作温度は、通常、摂氏温度とキュリー温度のほぼ半分です。推奨動作温度範囲内では、ドメインの配向の温度による変化は可逆的です。一方で、これらの変化は電荷の変位と電界を生み出す可能性があります。また、突然の温度変動は比較的高い電圧を発生させる可能性があり、これはセラミック要素を脱分極することができる。余分な電気エネルギーを受け入れるために、コンデンサをシステムに組み込むことができます。

特定のセラミック材料については、焦電電荷定数 - 所与の温度変化に対する極性の変化 - および焦電電界強度定数 - 所与の温度変化に対する電界の変化 - が、材料の脆弱性の指標となる。焦電効果高い圧電電荷定数:焦電荷定数比または圧電電圧定数:焦電界強度比比は、焦電効果に対する良好な耐性を示す。

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