經(jīng)常有朋友咨詢,使用壓電陶瓷的環(huán)境復(fù)雜多變,特別是溫度,可能有著較大的波動,想了解溫度對壓電陶瓷的影響,下面給大家具體介紹下。
1 居里溫度
居里溫度取決于壓電材料。通常,疊堆壓電陶瓷的居里溫度為150℃或340℃。高壓陶瓷居里溫度點為215℃或340℃。如果材料超過居里溫度點,那么鐵電特性和壓電特性會消失。所以在居里溫度點以下工作非常重要。如果壓電陶瓷被加熱達到居里溫度,會因溫度產(chǎn)生退極化。如果材料退極化,壓電效應(yīng)會消失。如果工作在靜態(tài)或者準(zhǔn)靜態(tài)條件下,陶瓷生熱可以被忽略。在動態(tài)工作的時候需要考慮(動態(tài)使用發(fā)熱大)。
2溫度特性
溫度變化是影響壓電陶瓷定位精度的一個非常重要的因素,壓電陶瓷的性能會隨溫度的改變而產(chǎn)生明顯的變化。疊堆共燒壓電陶瓷的使用溫度為-25℃~+80℃。超過100℃以上使用,陶瓷的性能會大幅下降,溫度升高壓電陶瓷的位移會受到一定程度的影響。
如果將陶瓷加熱到居里溫度點,陶瓷將會退極化,壓電效應(yīng)將會隨之消失,且不可恢復(fù)。
當(dāng)溫度比室溫低時,壓電效應(yīng)隨之降低。在溫度<260K時,大約每K損失0.4%的伸長量,在液態(tài)氮環(huán)境下,陶瓷的伸長量約為室溫環(huán)境下的10%左右。
熱膨脹系數(shù):
低壓疊堆陶瓷軸向熱膨脹系數(shù)為 -5ppm/℃;
高壓疊堆陶瓷軸向熱膨脹系數(shù)為 +2ppm/℃。
壓電陶瓷低溫位移變化:
與室溫環(huán)境相比,低溫環(huán)境下不同電壓對應(yīng)的位移要相對減小。
壓電陶瓷位高溫位移變化:
與室溫環(huán)境相比,高溫環(huán)境下陶瓷高度減小,但是位移行程相對不變。
壓電陶瓷的遲滯隨著溫度的下降而降低。壓電陶瓷的遲滯是鐵電極化的結(jié)果,在非常低的溫度,例如4K時,電偶極子幾乎沒有變化(電疇轉(zhuǎn)變),所以遲滯非常低。而在室溫范圍內(nèi),溫度變化對遲滯變化的影響是非常小的,可以忽略不計。下圖為溫度在4K和300K時,壓電陶瓷遲滯的變化曲線。
審核編輯 黃昊宇
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