ZT压电陶瓷介绍和测试方法.ppt

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 类别 参数,压电常数,弹性常数（刚度）,介电常数,机电耦合系数,电阻,居里点,压电效应强弱：灵敏度,固有频率、动态特性,固有电容、频率下限,机电转换效率,泄漏电荷、改善低频特性,丧失压电性的温度,基本知识介绍,压电材料 PZT 压电陶瓷 （锆钛酸铅陶瓷）-压电效应 用锆、钛、铅的氧化物配制后烧结而成。一般采用双模结构（压电陶瓷片+金属振动片） P“Pb”（铅元素），Z“Zr” （锆元素），T“Ti” （钛元素） 特点 具有显著的介电、压电和铁电特性 PZT铁电厚膜兼有块状材料和薄膜的优点，可在低压和高频条件工作 压电厚膜微致动器作为磁记录行业的首选材料，被用来解决硬盘驱动器磁头精确定位的难题 应用范围：机械能电能相互转换类传感器,电极,电极,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,正压电效应,逆压电效应,形变后的状况,形变前的状况,电能,机械能,电能,机械能,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 表现形式,压电介质,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-QU （电量或电压） 逆压电效应： QU （电量或电压）输入-F（应力或形变）输出,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,Q,Q,电极,压电晶体,Ca,压电传感器,机械应力 F,+,_ _ _ _ _,形变时电极会产生异性等量电荷,等效,静电发生器,电容器,电极,Q,Ca,Ua,Ca,电压等效模型,电荷等效模型,F,Q=U*C,压电常数 d,HSA PZT 压电陶瓷应用介绍,HSA （磁头悬臂装置）结构及功能介绍 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,HSA PZT 结构切片示意图,HSA PZT 结构示意图,PZT 元件,U 型刚体,PZT 元件,环氧胶,环氧胶,U 型刚体,U 型刚体,HSA 压电微制动器,交变电压,PZT 元件,HSA,电荷变化,位移变化,精确寻轨,悬臂弹性区,悬臂刚性区,滑块,压电微制动器,音圈电