Физическая энциклопедия Том 4 - Порохов А.М.
Скачать (прямая ссылка):
где ??=8,85-IO"12 Ф/м — диэлектрич. постоянная вакуума; 2) величиной (d^/S^,)2, важной для излучателей звука; 3) величиной Кfб, к-рая входит в выражение эл.-механич. кпд преобразователей; 4) отношением dik/?°i, характеризующим чувствительность приёмника звука в режиме холостого хода; 5) величиной dIifiIXf определяющей мин. сигнал, к-рый может быть принят приёмником на фоне электрич. шумов схемы; 6) механич. добротностью Qm, определяющей акустомеханич. кпд излучателя прн заданной нагрузке, полосу частот пропускания эл.-мехаиич. фильтров, качество линий задержки.
Большое значение для мощных излучателей звука имеют предельно допустимое механич. напряжение, к-рое зависит от мехаиич. прочности материала, стабильность свойств относительно разогрева, а также нелинейность свойств, при к-рой происходит перекачка энергии в высшие гармоники и уменьшение эффективности (кпд) на оси. частоте (рис. 1 и 2).
Кристаллы кварца, несмотря на их сравнительно ,J00 слабые пьезоэлеитрич. свойства, применяются в тех »о"
ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ
ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ
Основные характеристики пьезоэлектрических материалов
Пьезоэлектрик Плотность р, IOa кг/м* Скорость звука Ctiu, IOa м/с
Кварц Дигидрофосфат аммония Сульфат лития Сегнетова соль 2,6 1,8 2,05 1,77 5,4 7<и) 3,25(и> 4 з; і<«>
Сульфоиодид сурьмы (O0C) ХГС-2 5.2 5.3 1,5(,ї) 1,8
Ниобат лития 4,64 5,8(?*>
Титанат бария ТБ-1 Титанат бария— кальция ТБК-З 5,3 4,6
5,4 4. -г 4,7
4,4
Группа титаната-цирконата свинца PZT (ЦТС) ЦТС-19 7,45 3,6
ЦТВС-3 7,2 3,0 3,5
ЦТСНВ-1 7,3 3,2 2,9
PZT-H 7,6 2,6 3.4
PZT-ЪК 7,5 3,1 2,8
Р2Г-4 7,5 2,5 3,3
2,9
ЇІВДФ 1.8 1,4-1,9
Диэлектрич. проницаемость,
е
H
.,?;
/н
Пьезо-
модуль
dA-’ IO-ljKnZH
tgfl, IO2
Механи-
ческая
доброт-
ность,
Qm
Коэффициент электромеханической
СВЯЗИ, К{д.
Примечание
30% PbTiO,
3,0
1,8
4 5(іі> 15,3
10,з(и>
350<u)
2200<м)
900
28,6<и)
84,6<“>
12,7 Ttl 1 * 52 , 6<sl>
22,5m>
З 7<и>
86(>*J
9,2<«)
5,03<м)
5 ,83<“>
2 , 31(,,) 24,
16, 3<”> 275
150*11'
1300<">
80<“»
<0,5
<1
<1
>5
5 —10 5
600<и>
16,2<”>
17, 1<">
>10«
>102
>102
50
20
<10»
Пьезокерамика
0, 095 0, 28
о, 30 0,65
0,8<«>
0, 7<"> 0,24<н>
0,32<а*>
Срез 0° к оси X Срез 45° к оси Z
Срез 0°к оси Y Срез 4 5° к оси X; при Т=*г>Ь0С распадается яа химические составляющие Поляризован по оси Z
dv=50 0- 10 “Ії Кл/М
1500 8,9 45 2 400 0.2
10 , 7 100 0,5
1180 Я, 4 Г)1 1 3 450 0,17
9,5 113 0,37
1725 10,4 100 3 5 50 0.24
14,!) 200 0,44
2325 11,5 158 1 2 350 0,33
13,6 >350 0 ,64
2325 16,3 205 1 9 70 0,37
20,9 >445 0,69
1000 11,4 93 0 4 1000 0,3
13,7 218 0,64
3400 17,0 274 2 0 65 0,39
21,3 593 0,75
1300 12,3 123 0 5 500 0,33
15,4 289 0, 70
П ь е ЗОПОЛИ1 верная плёнка
12 280 20 1 — 10
25
П ь е з о K O M П О 3 и T
20 90 — 5 — —
Пьезоэлементы поляризованы вдоль оси Z (оси 3)
dv= 10-10~|2 Кл/Н
<<и=12.10-*а Кл/и
Примечание. Значения всех констант даны для темп-ры 16—20* С. Цифры в скобках у монокристаллов определяют индексы соответствующих тензорных характеристик, напр. (11) означает с„, е„, d,,, (36/2)—i/2d3t и т. д. Для пьезокерамккх верх, значения (над чертой) для с и S имеют индексы (11), а для d и К—индекс (31); ниж. значения (под чертой) констант имеют индекс (33). Величины d*,<0; d*s>0. Значения tgfi для кристаллов даны при напряжённости поля Е<0,05 кВ/см; для пьезокерамики tg6 даётся в интервале 0,05<Е<2 кВ/см; dv—объёмный пьезомодуль.
случаях, когда требуются высокая механич. добротность и стабильность по отношению и изменению темп-ры (напр., в эл.-механич, фильтрах и различных стабилизирующих устройствах). Кристаллы ADP, сульфата лития и сегнетовой соли, как П. м. для излучателей н приёмников звука, вытеснены пьезокерамикой ввиду её высоиой пьезоэлектрич. эффективности.
стабильности н технологичности. С егнетпополу проводник сульфоиоднд сурьмы н выполненный на его основе материал X ГС-2 перспективны для гндроакустич. приёмников звука.
Свойства пьезокерамнки, особенно у составов типа ЦТС, с иаменением темп-ры варьируют незначительно. Изменение резонансной частоты в интервале темп-р
Рис. 1. Зависимость тангенса диэлектрических потерь tgfi от эффективного значения возбуждающего электрического поля для различных типов пьезокерамики.
190
.ТБК-З ЦТБС-3 PIT-4 PIT-A
2 3
*э**,Ю5В/м
Рис. 2. Зависимость механической добротности Qm (относительной) от амплитуды механического напряжения для различных типов пьез оке ра-
МИКЙ.
г
30—40 °С достигает 1,5-2,0% (у сегнетовой соли До 46%), пьезомодуля и диэлектрич. проницаемости — 10—20%. Зависимость параметров пьезокерамикп от всестороннего сжатия слаба, однако прн действии одностороннего сжатия (10е Н/ма) вдоль оси спонтанной поляризации изменение (уменьшение) пьезомодулей может достигать 30—70%, а увеличение диэлектрич. проницаемости от 5 до 60%.
