압전 세라믹의 특성과 압전 효과
GG quot; 압전 효과" 초음파 변환기에서 압전 세라믹이라고합니다. 압전 세라믹은 일반적으로 소결 과정에서 여러 산화 화합물 또는 탄산 화합물 간의 화학 반응에 의해 형성됩니다. 제조 공정은 일반 전자 세라믹과 유사합니다.
압전 세라믹은 높은 물리적 강도, 화학적 불활성 및 상대적으로 저렴한 제조 비용으로 인해 초음파 변환기를 만드는 데 선호되는 선택입니다. 압전 세라믹은 초음파 변환기, 세라믹 커패시터, 센서 및 액추에이터와 같은 품목을 만드는 데 사용할 수 있습니다.
압전 세라믹의 특성
압전 세라믹은 인공 압전 재료입니다. 압전 재료는 기계적 응력으로 인해 전기를 생성 할 수있는 재료입니다. 전압이 가해지면 압전 재료가 변형됩니다. 모든 압전 재료는 압전 효과와 작업을 생성하기 위해 비전 도성입니다.
압전 세라믹은 적용된 기계적 응력에 해당하는 전압을 생성합니다. 일반적으로 에너지 수확기, 가스 점화기 및 센서로 사용되어 압력, 가속도 및 각속도를 감지합니다.
압전 세라믹은 적용된 전압에 따라 변위를 생성합니다. 이것은 일반적으로 압전 주입기, 나노 포지셔닝 및 진동 방지 시스템과 같은 선형 액추에이터 애플리케이션에 사용됩니다. 전자 및 유압 액추에이터와 비교하여 압전 세라믹은 빠른 응답, 고압 및 정밀 작동 공진의 장점이 있습니다.
압전 세라믹은 모양과 크기 측면에서 자연적인 진동이 있습니다. 특정 주파수 (공진 주파수라고 함)의 전기장이 가해지면 압전 세라믹이 큰 진폭으로 진동하여 최대 전류를 표시합니다. 이 기능은 세탁기, 가습기, 소나, 전기 신호 필터 및 초음파 모터와 같은 초음파 진동기에 사용됩니다.
압전 세라믹 재료
티탄산 바륨, 티탄산 지르콘 산납 및 니오브 산 리튬과 같은 재료는 압전 세라믹을 만드는 주요 원료입니다. 그들은 일부 합성 재료이며 대부분의 천연 재료보다 더 큰 발전 용량을 가지고 있음이 입증되었습니다. 납 지르 코 네이트 티타 네이트 (PZT)는 압전 세라믹을 만드는 가장 일반적인 원료입니다. 그것은 두 가지 화학 원소 (고온), 납과 지르코늄으로 만들어지고 생산됩니다.
변환기 용 압전 세라믹 시트
PZT 세라믹은 다른 압전 세라믹보다 감도가 높고 작동 온도가 높습니다. PZT의 특징은 압전성이 크다는 것입니다. PZT는 페 로브 스카이 트 형태의 결정 구조를 가지고있어 큰 압전성을 실현하는데 적합합니다. 또한 컴포넌트 최적화를 통해 기능을 향상시킬 수 있습니다.
압전 효과
불규칙한 결정이 압전 재료로 모입니다. 이 결정의 구조는 대칭이 아니지만 전기적으로 중립적 인 균형으로 여전히 존재합니다. 그러나 이러한 압전 결정에 기계적 압력이 가해지면 구조가 변형되고 원자가 밀려 전류를 전도 할 수있는 결정을 생성합니다. 동일한 압전 결정을 사용하여 전류를 가하면 결정이 팽창 및 수축하여 전기 에너지를 기계 에너지로 변환합니다.
압전 세라믹은 압전 재료이며" 압전 효과" 압전 재료는 일반적으로 가지고 있습니다. 압전 효과는 결정 물질의 기계적 상태와 전기적 상태 사이의 선형 전기 기계적 상호 작용에 의해 발생합니다. 압전 효과는 직접 압전 효과와 역 압전 효과로 나뉩니다. 압전 효과는 가역적입니다. 작은 외력이 작용하면 기계적 에너지를 전기 에너지로 바꿀 수 있습니다. 압전 세라믹 시트 그룹 사이에 AC 전압이 적용되면 전기 에너지가 기계 에너지로 반전됩니다.
직접 압전 효과
직접 압전 효과는 재료에 대한 직접적인 응력으로 인해 발생합니다. 이것은 일반적으로 두 개의 금속판을 사용하여 압전 재료 (예 : 크리스탈 또는 세라믹)에 압력을 가할 때 발생합니다. 두 개의 금속판 사이에 압전 크리스탈을 배치하기 만하면이 소재는 완벽한 균형을 이루고 전류를 전도하지 않습니다. 금속판이 재료에 기계적 압력을 가하면 결정이 압력이나 기타 응력에 의해 방해를 받으면 전하 불균형이 차이를 유발합니다. 과도한 음전하와 양전하가 크리스탈 표면의 반대편에 나타납니다. 금속판은 전압을 생성하고 회로를 통해 전류를 보내는 데 사용할 수있는 이러한 전하를 수집합니다. 이 과정은 직접적인 압전 효과입니다.
역 압전 효과
두 개의 금속판 사이에 압전 크리스탈이 놓여 있으며 크리스탈의 구조는 아무런 변화없이 완벽한 균형을 이룹니다. 전기 에너지가 결정에 적용되면 결정의 구조가 수축되고 확장됩니다. 결정 구조가 팽창 및 수축함에 따라 수신 된 전기 에너지를 변환하고 음파 형태로 기계적 에너지를 방출합니다. 전류는 물질의 원자가 앞뒤로 진동하도록합니다. 이 과정을 역 압전 효과라고합니다. 역 압전 효과는 스피커 및 부저와 같은 음파를 생성하는 장치를 개발하는 데 도움이됩니다.
초음파 변환기의 핵심 요소 인 PZT-8의 압전 세라믹은 더 높은 품질 계수 Qm, 더 높은 안전 작동 온도 (큐리 온도) 및 더 낮은 유전 손실 (tanδ)을 가지고 있습니다. 이것은 또한 높은 전기 기계 변환 효율과 안정성을 보장합니다.
