Справочник по электротехническим материалам. Под ред. Ю.В.Корицкого и др. Том 3 (3-е изд., 1988) (1152098), страница 164
Текст из файла (страница 164)
Еще большая температурная стабильность пьезоэлектрических характеристик достигается при образовании твердых растворов в системетитанатов бария, кальция и свинца. Оптимальным в этой системе является состав, содержащий 80 у~6 [мол.) ВаТ)0». 8 вггв (мол.) СаТЮ» н 12 Уб (мол.) РЬТЮ». Температура точки Кюри такай керамики повышается до !60 'С, а температура второго фазового иере- хода понижается до --80'С, что обусловливает высокую стабильность частотных характеристик пьезоэлементов в интервале рабочей температуры --60... +86 С. Температурный коэффициент резонансной частоты керамики ТБКС не превышает! 00.
10 ' К ', хотя значения ее пьезамодулей ниже, 'чем у титаната бария. Некоторые свойства пьезокерамических (4 23.4) )уромь~илелиые льеэоккромичес ие материилы лрг( см ггО ггг . гуо -ргО -720 700 80 -бО 40 -20 О 20 40 80 80 С Рис. 23.13. Зависимость пьезомодуля г(з~ и частотной постоянной пьезокерамики БаТЮз от температуры Таблица 2З.З. Характеристики пьезокерамнкн на основе тнтаната бария Коэффициент электромекзнкческой свези ври реди" вльеык «олебаниях, не менее Пьезомолули, И !О ". Кл/Н, не менее Скорость звука в материале о.!О-',нус ФуекцеоМарка материала нзльнвк группа Диэлектрвческая проницаеость прк 20 'С Точка Кюри, С лз~ ТБ-1 ТБК-3 ТБКС ! 500-+. 300 1200~200 450~50 0,20 0,2 0.17 4,5 4,3 10 4,3...9 8,3 4,5...5.0 5 4,4...5,0 !!О 95 150 материалов на основе БаТЮз приведены в табл.
23.3. йдатеривлы на основе твердых растворов титаната — цнрконата свинца. Твердые растворы титаната свинца РЬТ!Оз и цирконата свинца РЬКгОз вблизи морфотропной фазовой границы между ромбоэдрической и тсграгональной фазами обладают очень высокими значениями пьезоэлектрических характеристик. На основс этих твердых растворов были разработаны серии технических пьезокерамических материалов, носящих условное наименование ЦТС (за рубежом РЕТ). Состав этих материалов базируетсн на твердом растворе, содержащем 53...54 ой (мов.) циркоиата свинца и 45...47 ой (мол.) титаната свинца. Для удучшения тех или иных характеристик в основной твердый раствор вводятся добавки титаната стронция ЗгТЮь а также ряда оксидов: ЫЬзОз, ТазОз, ЕазОз, ЫбэОз и других.
Температура точки Кюри этих материалов, как правило, превышает 250'С, и у них отсутствуют низкотемпературные фазовые переходы, что приводит к большей стабильности диэлектрической проницаемости, пьезомадуля и резонансных частот пьезоэлементов по сравнению с аналогичными характеристиками керамики на основе титаиата бария.
Технология изготовления изделий из материалов типа ПТС усложнена тем, что они содержат в своем составе оксид свинца, который частично улетучивается прн высокотемпературном обжиге, что приводит к плохой воспроизводимости свойств. Поэтому обжиг заготовок пьезоэлементов проводят в атмосфере паров оксида свинца, лля чего загггговки номе. шают в плотно закрытые капсели, содержащие 590 Пьгзоэлектрипи (раза 23) О! Таблица 23А Характеристики пыппкервмнкн ЦТС Коэффиизепт электромеханической спнзй прп рйлйальзмх колебаэаях, пе менее Вьезомодулз П 1О ", Кл/Н, ве менее Фунхцзо- йппьная групва Даэлектраческая прайпцпеость прп 20'С Скорость зйуйй и-1а й, и/с Тачка кюри, С Марка материала цтсч 9 цтснв-! ЦТС-23 ЦТС-24 ЦТБС-3 ЦТСС-1 ЦТС-22 ЦТС-35 ЦТС-21 1725.+.325 2250~560 1075 ~ 225 1075 ~ 225 2300 ~500 1150~150 800~200 1000~200 550~!50 290 240 275 270 180 260 320 300 400 0,40 0,45 0.43 0,45 0,45 0,43 0,20 0,38 0,20 1О,О 16,5 10,0 10,0 12,5, 7,5 2,0 7,0 2,7 3,0...3,6 2,9...3,0 3,0...3,4 3,0...3,4 3,4...3,6 3.5 3,6...4,0 3,3...3,6 3,5...3,8 20,0 40,0 20,0 20,0 32,0 18,0 5,0 Не норм.
6,7 0 О/ 6,2 К3 5,4 ((5РУВ/и Рис. 23.!4. Зависимость 18 6 титаиата барин н керамики ТБК-3 от напряженности переменнога электрического поля ! — ВаТЮй! У вЂ” 94 74 ВаТЮй-1-5 й4 Сат!Оз; 3 — ТВК-3 засыпку нз оксидных соединений свинца. Тем не менее, высокие характеристики этого типа материзпов делают их весьма распространеннымн для изготовления пьезоэлектрических преобразователей различного назначения: для электроакустических приборов, ультразвуковой техники, п ьезаметри и, а также и некоторых видов радиатехничпских фильтров. В табл. 23.4 привелены основные характеристики некоторых материалов П)СТ !3297 — 80.
Материал марки ЦТС-22 отличается высокой стабильностью резонансной частоты (ТКЧ не превышает 30 1О и К '), и поэтому вред- почтителен для изготовления из него резонаторов пьезоэлектрических и электромеханических фильтров. Для материалов ЦТС-23, 24, ЦТБС-3 характерны малые значения 195 в сильных электрических полях (!Кбкч0,05) н относительно манов изменение пьезомодулн прн воздействии механических напряжений. Они пред- назначены для изготовления пьезоэлементов, работающих в условиях излучении больших акустических мощностей и при высоких механических нагрузках.
Материалы на основе метаниобата свинца. Тверлые растворы метаниобатов свинца и бария (РЬ, Вэ) ЫЬзОп, содержащие (40..50) уй (мол.) меганиобата бария, имеют высокую температуру точки Кюри (свыше 250 'С) „ у них также отсутствуют низкотемпературные фазовые переходы. Керамические материалы на их основе (марки НБС) имеют стабильные з широком температурном интервале значения пьвомодулей и резонансных частот. Технология изготовления изделий иа них праще, чем из материалов марки ЦТС, так как входящий в состав ниобатной керамики оксид свинца практически не летуч при обжиге.
В табл. 23.5 приведены характеристики пьезокерамики НБС. Пьезокерамика НБС-3 характеризуется малым ТКЧ (не более 100.10 и К ') и применяетсн з качестве материала резонаторов пьезоэлектрических фильтров. Пьезоэлектрнки — полимеры. Некоторые полимерные материалы в виде механически ориентированных и поляризованных в электрическом поле пленок являются полярнымн текстурамн, в которых наблюдается пьезоэлектрический эффект. Среди них практичесний интерес представляет паливинилиденфтарид (ПВДФ) (СНз — СГз)„. При вытяжке пленок из этога полимера на 300...400 йг они ориентируются с образованием особой конформации, которая после поляризации в сильном электрическом поле приобретает пьезоэлектрический эффект, характеризуемый по условиям симметрии пьезомодуляыи бзи г(зп, г(зз На пленку могут быть нанесены электроды посредством распы- [$24.
Ц Обн!не сэсденлл 591 Таблица 23.5. Характернстнкн пьезокерамнкн на основе метаннобагов свннца — бария Коэффнциент злектромеханнческой связи прн радиальных колебанэях, ке менее Пьеэомодули, С.ю ", Кл/Н, не менее ДиээектричесТочка кая пронипаекюрн, 'С ость прн 20'С Функцио- нальная группа Скорость звука ».10 з,и/с Марка материала 0,28 0,20 6,7 4,5 16,7 10,0 3,6...4,3 3,9...4,5 НБС-1 НБС-3 1600 ~ 300 1800 ~ 400 РАЗДЕЛ 24 ЭЛЕКТРЕТЪ| Е.
Д. Сейеян, 8. Н. Таиров 24.!. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ЭЛЕКТРЕТАХ ления металла в вакууме. Приводим электрофнзическне характеристики ПВДФ: эзз=!2; коэффициент электромеханической связи й= =О,!2...0,15; пьеэомодулн: г(»~= в 23Х Х10 м Кл/Н, г1зг= — 4 10 ' Кл/Н; дза= =35 10 " Кл/Н, плотность 6=1,78 10з кг/м". Относительно малая плотносггь примерно в четыре раза меныпая, чем у керамики, я также механическая гибкость пленок делают полимеры перспективными материалами для создания Электретом называется диэлектрик, длительное время сохраняющий электрнзованное состояние поппе окончания внешнего воздействия, вызвавшего электризацию. Термин злектрет (с/эс)ге1) применительно к электрвзованному диэлектрику по аналогии с английским тайне) (магннт) предложил впервые в 1892 г.
О. Хевисайд. Первые систематические экспериментальные исследования электретов были выполнены в 19! 9 г. М. Эгучн. Свойство длительно сохранять электрнзованное состояние называют электрегным эффектом. Электретный эффект связан с лодальнымн макроскопнческнмн нарушениями злектронейтральности в диэлектрике, т. е. с пространственным разделением зарядов равных знаков, вследствие процессов абсорбции (поляризация), ннжекБни зарядов в диэлектрик нли нх экстракцни: Он в разной, правда, степени, присущ всем беэ исключения диэлектрикам. пьезокерамнческнх преобразователей различного назначения. Поиск новых, а также работы по совершенствованию существующих пьезоэлектрических материалов интенсивно проводятся в СССР и промышленно развитых зарубежных странах, и есть основания надеяться на получение в ближайшие годы монокристаллов, полнкрисгаллических и полимерных пьезоэлектриков с более высокими параметрами, работоспособных в жестких эксплуатационных условиях.
Заряды одного знака с абсорбцнонными заргщами в электрегах называются гетероэарядами, заряды противоположного знака„ в частности, обусловленные ннжекцней (экстракцией] в злектретах, называются гомозарядами. Гомозаряцы, определяющие долговременную стабильность злектретного м[зфекта, не свободны, а захвачены нейтральными ловушками (дефектамн структуры) . Для нх освобождения нз этих ловушек требуется энергия, не меньшая, чем «глубина» ловушки Ь)Р.
Важнейшими измеряемыми параметрами электрета являются поверхностный потенциал электрета относительно земля (/, н эффективная поверхностная плотность заряда о„соответствующая такой плотности зарядов на поверхности электрета, которая создавала бы У, того же значения, что н заряды, реально распределенные в его объеме. Если значении о, обеих злектрнзованных поверхностей электрега одинаковы нли, что то же самое, одна нз поверхностей имеет электро- проводящее покрытие, то (/, называют электретной разностью потенциалов.
]равд. 24] 592 Эхлктрегь! ]2/ге!, 12/г -]2/г -(2Мг-~! Рис. 24.1. Электрет в зазоре между электродами, имеющими разные потенциалы относительно земли ты» единицы площади электрста ~ р (х) х г[х= = — о 12, -! !2 Е,=Е,= гр]12+с»(1! + 1»]] с (/— а Е»= ера»(12+а»(1!+1»)]»рг» ' (/,=ы . Электретный эффект в общем случае проявляется в электрических полях внутри электрета [а средовательно, в поляризации, ниро- электричестве, пьезоэлектричестве н других эффектах, обусловленных поляризацией), а также в окружающем электрет пространстве. Именно электрические полн злектретов обусловливают их применение в качестве активных диэлектрических элементов. Электрические поля элеатретов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
