PZT壓電陶瓷介紹和測試方法及相關設備

關于PZT壓電陶瓷介紹和測試方法及相關設備我們在這里詳細的論述了相關材料設備，我們在這里采用ZJ-3型精密D33測試儀，PZT-JH10/4型壓電測試儀，ZJ-PY15型壓電壓片機，JKZC-YDZK03A型壓電阻抗分析儀，TDZT-04C型鐵電測試儀這些基礎研究設備。這些是建立基礎壓電材料的重要設備，是組建*材料試驗室的設備之一。

一、基本知識介紹

壓電材料壓電效應

壓電式傳感器工作原理、技術參數(shù)及等效模型HSA PZT壓電陶瓷應用介紹

組成架構及工作原理

PZT不良背景介紹測試方法推薦

參數(shù)：

壓電常數(shù) —— 壓電效應強弱:靈敏度

彈性常數(shù)(剛度) —— 固有頻率、動態(tài)特性

介電常數(shù) —— 因有電容、頻率下限

機電耦合系數(shù) —— 機電轉換效率

電阻 —— 泄漏電荷、改善低頻特性

居里點 —— 喪失壓電性的溫度

基本知識介紹:

1、壓電材料：

定義

在外力作用下產生電流，或反過來在電流作用下產生力或形變的一種功能材料。

基本知識介紹:

壓電材料

PZT壓電陶瓷(錯鈦酸鉛陶瓷）---壓電效應

用錯、鈦、鉛的氧化物配制后燒結而成。一般采用雙模結構（壓電陶瓷片+金屬振動片)P-->"Pb"(鉛元素)，Z-->"Zr"(錯元素)，T-->"Ti"（鈦元素)

特點

-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。可在低壓和高頻條件工作

-壓電厚膜微致動器作為磁記錄行業(yè)的材料，被用來解決硬盤驅動器磁頭精確定位的難題

二、基本知識介紹:

壓電效應：

正壓電效應:外界應力作用下（機械能），表面產生電荷（電能)

逆壓電效應:外加電場作用下（電能），一定方向產生機械形變或機械壓力

基本知識介紹：

壓電傳感器工作原理

是以某些電介質的壓電效應為基礎，在外力作用下，在電介質的表面上產生電荷，從而實現(xiàn)

非電量測量

表現(xiàn)形式：

基本知識介紹

等效模型

正壓電效應和逆壓電效應等效模型如下:

正壓電效應:F(應力或形變)輸入--->QU（電量或電壓>

遞壓電效應:QU《電量或電壓）輸入--->F(應力或形變》輸出

d33為壓電參數(shù)，壓電材料把機械能轉變?yōu)殡娔芑虬央娔苻D變?yōu)闄C械能的轉換系數(shù)z韋為區(qū)

正壓電效應:Q=d33F

d33為壓電參數(shù)，壓電材料把機械能轉變?yōu)殡娔芑虬央娔苻D變?yōu)闄C械能的轉換系數(shù)z韋為區(qū)吃d學mi最〔應力或應變)與電學量(電位移或電場)間相互耦合的線性響應系數(shù)

測量儀器:ZJ-3型準靜態(tài)d33測量儀(中科院聲學所)

ZJ-3型準靜態(tài)D33測量儀的主要技術參數(shù)：

  d33測量范圍：

★ ×1擋：10到2000pC/N，20 至4000pC/N，可以升級到10000PC/N.
★×0.1擋： 1到200pC/N，2 至400pC/N。

★可以配套PZT-JH10/4/8/12型壓電極化裝置使用

★可以配套ZJ-D33-YP15壓電壓片機使用
誤差：×1擋：±2%±1個數(shù)字，當d33在100到4000pC/N；

★計量標定標準樣尺寸：18mm*0.8mm，老化時間：2-3年（評判壓電測試儀準確性能的重要依據之一）
±5%±1個數(shù)字，當d33在10到200pC/N；
×0.1擋：±2%±1個數(shù)字，(當d33在10到200pC/N)
±5%±1個數(shù)字，當d33在10到20pC/N。
分辨率：   ×1擋：1 pC/N；×0.1擋：0.1 pC/N。
尺寸：施力裝置：Φ110×140mm；儀器本體：240×200×80mm。
重量：施力裝置：約4公斤；    
儀器本體：2公斤。
電源：220伏，50赫，20瓦。

★補充參數(shù):

基本知識介紹

等效電路

靜電發(fā)生器或絕緣介質平板電容器:外部機械硬力作用下，電極兩端產生極性相

反電量相等的電荷

反電量相等的電荷等效電路

PZT-JH10/4型壓電極化裝置主要技術參數(shù)：

1. 能夠同時極化1-4片試樣

2. 安全可靠，溫度補償快、恒溫精度高

3. 每路當漏電流超過規(guī)定值時，都具有切斷保護功能，不影響其它樣片的極化，其它回路可按正常極化時間完成極化。

4. 任意夾持樣品尺寸為3-40mm片方型或是圓型試樣

5.工作電源：AC220V  50/60HZ

6.額定功率：2.0kw

*7.壓電材料極化或耐壓測試：DC：0-10KV（±5％+2個字）連續(xù)可調

8.總電流：10mA

9.每路切斷電流：0.5mA

10.加熱時間：可以自動設定

11.加熱元件 ：優(yōu)質電阻絲

*12.1次測試試樣數(shù)量:可加載1-4片試樣

13.額定溫度 ：≤180℃

14..最高溫度 ：200℃

15.控溫方式 ：智能化恒溫控制（進口表），多段程序可控

PZT壓電陶瓷應用介紹

(磁頭懸臂裝置)結構及功能介紹

PZT元件作用是利用其高壓電常數(shù)特性，使讀寫磁頭發(fā)生水平位移，從而使HSA水平旋轉和精確尋軌

鐵電測試儀主要技術參數(shù)：

TDZT-04C 型鐵電性能綜合測試系統(tǒng)是最新一代鐵電材料參數(shù)測試儀適用于鐵薄膜、鐵電體材料（既可塊體材料）的電性能測量，可測量鐵電薄膜電滯回線、I—V特性及開關特性，可精確地測出具有非對稱電滯回線鐵電薄膜的Pr值?？蓽y鐵電體材料的電滯回線及I—V特性。

主要技術指標：
1.輸出信號電壓：：薄膜：0～±10V 陶瓷、材料：0～±2000V
2.輸出信號頻率：薄膜材料1-1000HZ，陶瓷：0-1Hz
3.電容范圍：1000nf～ 100nf, 精度: ≤1%。
4.電流范圍: 1nA～10A ,精度: ≤1%。

5、測試樣品：0-20mm  5個

6、高壓樣品池：2個，一個封閉式：8CM*6CM 一個開放式：8CM*5CM

7、三維移動薄膜測試平臺：直立式探針一套，角度式探針一套

8、電流：1-10倍放大，信號：1-20倍。.數(shù)據結口：USB或BNC接口。

9. 數(shù)據采集分析軟件： 能畫出鐵電薄膜的電滯回線，定量得到鐵電薄膜材料的飽和極化Ps、剩余極化Pr、矯頑場Ec、漏電流等參數(shù);可以進行鐵電薄膜材料的鐵電疲勞性能、鐵電保持性能的測試，電阻測量，漏電流測量。

10.可以配合ZJ-3和ZJ-6型壓電測試儀操作系統(tǒng)