PZT压电陶瓷介绍和测试方法讲义资料

PZT 元件
PZT 元件
环氧胶
U 型刚体
环氧胶
HSA 压电微制动器
HSA PZT 压电陶瓷应用介绍
PZT 不良背景介绍
The End
Page 11
电压输入形变输出产生逆压电效应
正压电效应：Q =d33 *F d33 为压电参数 ：压电材料把机械能转变为电能或把电能转变为机械能的转换系数，它为反映力学
量 (应力或应变)与电学量(电位移或电场)间相互耦合的线性响应系数 测量仪器： ZJ-3AN型准静态d33测量仪
基本知识介绍
等效电路
静电发生器或绝缘介质平板电容器：外部机械硬力作用下，电极两端产生极性相 反电量相等的电荷
正压电效应
电能
机械能
逆压电效应
电能
F－ － － － － －
电能
＋＋＋＋＋
机械能
Ｅ
极化方向
－－－－－ ＋＋＋＋＋ ＋
正压电效应
形变前的状况
形变后的状况
－ － － － － － 机械能
＋＋＋＋＋＋ 电
极化方向
场 方
－－－－－－ 向
＋＋＋＋＋＋
逆压电效应
基本知识介绍
压电传感器工作原理
是以某些电介质的压电效应为基础，在外力作用下，在电介质的表面上产生电荷，从而实现 非电量测量
PZT元件作用是利用其高压电常数特性，使读写磁头发生水平位移，从而使HSA 水平旋转和 精确寻轨
U 型刚体
交变电压 电荷变化
PZT 元件
位移变化
精确寻轨
HSA
HSA PZT 工作原理
HSA PZT 结构示意图
U 型刚体
悬臂弹性区 压电微制动器 滑块
音圈电机
悬臂刚性区
HSA 系统架构
HSA PZT 结构切片示意图
受力、表面形变 压电器件 电荷
表现形式
基本知识介绍
等效模型
正压电效应和逆压电效应等效模型如下：
正压电效应：F（应力或形变）输入--->Q\U （电量或电压） 逆压电效应： Q\U （电量或电压）输入--->F（应力或形变）输出
压力输入F
电压输出
形变输出
电压输入
压电介质
压电介质
应力输入电压输出正压电效应
类别
类别 石英晶体 压电陶瓷
新型压电材料
材料 单晶体、水晶 （人造、天然）
人造多晶体
压电半导体
有机高分子 压电材料
成分
SiO2
钛酸钡、PZT 钡、铌酸盐系
压电特性 半导体特性
特性 d11=2.31×10-12C/N， 压电系数稳定，固有频率稳定 承受压力700-1000Kg/cm2 压电系数高 d33=190×10-11C/N
PZT 压电陶瓷介绍和测试方法
Prepared by : Wenjie Zhuang
主要内容
基本知识介绍
压电材料 压电效应 压电式传感器工作原理、技术参数及等效模型
HSA PZT 压电陶瓷应用介绍
组成架构及工作原理 PZT 不良背景介绍 测试方法推荐
基本知识介绍
压电材料
定义
在外力作用下产生电流，或反过来在电流作用下产生力或形变的一种功能材料
品种多、性能各异
集成压电传感器
质轻柔软、抗拉强度高、 机电耦合系数高
参数
压电常数 弹性常数（刚度）
压电效应强弱：灵敏度 固有频率、动态特性
介电常数 机电耦合系数
固有电容、频率下限 机电转换效率
电阻 居里点
泄漏电荷、改善低频特性 丧失压电性的温度
基本知识介绍
压电效应
正压电效应：外界应力作用下（机械能），表面产生电荷（电能） 逆压电效应：外加电场作用下（电能），一定方向产生机械形变或机械压力
机械应力 F 压电传感器
电极
+++++ 等效
____ _
＋＋＋＋ Q ――――
形变时电极会 产生异性等量 电荷
压电晶体
静Leabharlann Baidu发生器
电极
Q Ca
电容器
Ca Ua
U
a
Q Ca
电压等效模型
F 压电常数 d Q=U*C
Q Ca
QUaCa
电荷等效模型
HSA PZT 压电陶瓷应用介绍
HSA （磁头悬臂装置）结构及功能介绍