ما هي خصائص مادة السيراميك كهرضغطية

ما هي خصائص مادة السيراميك كهرضغطية

يمكن الحكم على ما إذا كانت مواد السيراميك كهرضغطية مناسبة لأجهزة الموجات الصوتية السطحية يمكن اعتبارها في الجوانب التالية:

(1) ثابت العزل الكهربائي يجب أن يكون معتدلاً. بشكل عام ، يلزم أن يكون ثابت العزل الكهربائي من 10 إلى 1000. سوف يتسبب ثابت العزل بدرجة كبيرة جدًا في حدوث اقتران مباشر بين الأقطاب الكهربائية البينية. إذا كانت صغيرة جدًا ، تكون المعاوقة كبيرة جدًا ، وليس من السهل مطابقة الاتصال بالجهاز والجهاز. في السيراميك كهرضغطية للنظام المتجانسة ، باستثناء ثابت العزل الكهربائي ل BaTiO3 من 1700 ، كلا PbTiO3 و PbNb2O6 صغيران ، حوالي 200 ، والتي يمكن استخدامها كمواد كهرضغطية للأجهزة الصوتية ذات الموجات السطحية ذات التردد العالي. تحتوي مواد السيراميك الكهرضغطية الثنائية ومتعددة العناصر الأخرى على ثابت عازل يتراوح ما بين 200 إلى 1000 ، وهو ما يتماشى مع ثابت العزل الكهربائي المعتدل.

20k هزاز بالموجات فوق الصوتية

15K ذيل هزاز

(2) من الممكن أن يكون لديك سطح جيد مناسب لتصنيع الأقطاب البينية الرقمية عن طريق المعالجة. بشكل عام ، تكون المادة البلورية المفردة كثيفة للغاية ، والسطح مثالي بعد المعالجة اللاحقة مثل القطع والتلميع. تصنع السيراميك الكهروإجهادية بشكل عام من مواد مساحيق من تركيبات مختلفة. بعد سلسلة من العلاجات ، يتم تلبيدها في درجة حرارة عالية ، وبالتالي فإن حجمها وحجم المسام هي المؤشرات الرئيسية للمواد الخزفية الكهروإجهادية لأجهزة الموجة الصوتية السطحية. لا يحدد فقط نعومة المادة ، بل يحدد أيضًا تردد التشغيل العلوي للجهاز. كما هو مذكور أعلاه ، يعتمد تردد تشغيل جهاز الموجة الصوتية السطحية على عرض شريط الإصبع لمحول الطاقة بين الأنظمة الرقمية ، والذي يتطلب أن يكون بُعد ثقب الهواء السطحي أقل على الأقل من عرض بين الأصابع لمحول الطاقة بين الأنظمة الرقمية. على سبيل المثال ، يتم تصنيع مرشح نطاق الموجة الصوتية السطحية بتردد مركزي قدره 60 MHz على سطح مادة خزفية كهرضغطية لها سرعة موجة صوتية سطحية تبلغ 2400 م / ث. طول الموجة الموجية الصوتية السطحية A هو ثانية واحدة / مصنع ، لذلك A = 40 ميكرون. عرض الشريط interdigitated هو λ / 4 ، وهو 10 ميكرون. من أجل الحد من انعكاس الموجات الصوتية ، تم تبني محول طاقة ذو إصبع مقسم ، أي أن كل إصبع هو λ / 8 ، وكل شريط إصبع بعرض 51 um فقط. من أجل منع تأثير مسام المواد والحبوب على أصابع الشوكة المعدنية ، يجب أن يكون حجم المسام وحجم الحبوب أقل من 3 ميكرون. لذلك ، من أجل الحصول على سطح جيد مناسب لتصنيع الأقطاب الكهربائية البينية ، يجب أن تكون الحبوب البلورية ومسام مادة السيراميك الكهروإجهادية صغيرة بقدر الإمكان.

20 كيلو هزاز

محول بالموجات فوق الصوتية

(3) توهين انتقال الموجة الصوتية السطحية صغير. يرتبط توهين انتقال الموجة الصوتية السطحية بالخصائص الفيزيائية وحالة السطح للمواد الخزفية الكهروإجهادية نفسها. إذا كانت المسام والحبوب كبيرة للغاية ، فستحدث خسارة الانتثار ، كما يؤدي فقدان الاحتكاك أثناء الاهتزاز بين الحبوب إلى التخفيف. لذلك ، بالإضافة إلى المعالجة ، يتم تحديدها عن طريق اختيار المواد.

(4) من الضروري الحصول على أعلى معامل اقتران كهروميكانيكي ممكن لتحسين كفاءة التحويل الكهروميكانيكية. يعكس معامل الاقتران الكهروميكانيكي كفاءة التحويل المتبادل بين الطاقة الميكانيكية للمواد الكهروإجهادية و المحتوى الحراري الكهربائي ، وهو مؤشر مهم للغاية. لا يرتبط ارتباطًا وثيقًا بالخصائص المرنة والخواص العازلة والخواص الكهروإجهادية للمواد فحسب ، بل يرتبط أيضًا ارتباطًا وثيقًا بأوضاع الاهتزاز المختلفة. من أجل تحسين كفاءة التحويل ، كلما كان معامل الاقتران الكهروميكانيكية أكبر ، كلما كان ذلك أفضل ، والذي يمكن أن يقلل أيضًا من فقدان الطاقة أثناء معالجة الإشارة. عمومًا ، تحتوي مواد السيراميك الكهروإجهادية على معاملات اقتران كهروميكانيكية كبيرة نسبيًا ، لذلك فمن السهل على السيراميك الكهروإجهادي.

15K هزاز

(5) خصائص درجة الحرارة أفضل. لضمان استقرار الجهاز ، تكون خصائص درجة حرارة المادة جيدة ، ومعدل شيخوخة التردد صغير. على وجه الخصوص ، يجب أن يكون معامل درجة الحرارة لتأخير الموجة الصوتية السطحية صغيرًا قدر الإمكان. وذلك لأنه بمجرد تحديد الإصبع interdigital ، يتم تعيين تردد التشغيل أيضًا ، وأساس التصميم الرئيسي لتردد التشغيل والعرض interdigital هو وقت تأخير الموجة الصوتية السطحية (أي سرعة الصوت). لذلك ، مع تغير تأخير الوقت ، يتغير تردد التشغيل ، مما يؤدي إلى عدم عمل الجهاز بشكل صحيح. مطلوب TCD عموما أن يكون أقل من 25 × 10 * -6 / ° C.

(6) ليس من السهل التقدم في العمر. الشرط العام هو 0.5 ٪ / سنة أو أقل ، والمتطلبات الصارمة هي 0.1 ٪ / سنة أو أقل.

(7) الاتساق والتكرار أفضل. عندما يتم إنتاج الجهاز بكميات كبيرة ، يكون فرق الأداء بين نفس المادة أو المنطقة المحلية لنفس مجموعة المواد صغيرًا ، بحيث يمكن للجهاز العمل بشكل طبيعي. هذا له تأثير ضئيل على البلورة الكهرضغطية المفردة لأن تماثل وتكرار المادة البلورية الكهرضغطية أحسن ، وللمواد الخزفية الكهرضوئية تأثير أكبر. العوامل الرئيسية التي تؤثر على تشتت المواد هي تشتت المواد الخام ، دفعة انحراف الانحراف ، درجة حرارة التلبد والتحكم في الوقت. عندما يصل انحراف الخصائص الرئيسية مثل سرعة الصوت إلى 1٪ ، يكون ذلك غير مقبول بالنسبة للإنتاج بالجملة للأجزاء ، وبالتالي فمن المطلوب بشدة أن يكون أقل من 0.1٪. يشير التكرار المسمى عمومًا إلى درجة الانحراف المميز بين الدُفعات المختلفة ، ويشير الاتساق عمومًا إلى درجة الانحراف المميّز بين الدُفعة نفسها أو دُفعة اللبيدة نفسها. من الصعب الفصل بين الاثنين. إذا كان الاتساق غير جيد ، فلن يكون هناك تكرار جيد. هذه المشكلة هي نقطة ضعف بارزة للسيراميك كهرضغطية. عند استخدام مواد السيراميك الكهروإجهادية مثل الهزازات الصوتية للجسم أو مكونات محول الطاقة ، غالبًا ما تكون هناك حاجة لتعديل التردد أو إجراءات الفرز للتعويض عن هذا الضعف. عند استخدامه كركيزة لجهاز موجة صوتية سطحية ، نظرًا لأنه لا يمكن ضبطه ، فيجب أن يكون به قابلية جيدة للتكرار والاتساق ، وإلا فلن يكون قابلاً للتطبيق حتى إذا كانت الخصائص الأخرى جيدة.