Файл: Римский-Корсаков А.В. Электро-акустика.pdf

Следо ват ельн о, пластинка сегнетовой соли, вырезанная под уг­ лом 45° к кристаллографическим осям Л'ь х3, испытывает чистое растяжение — с ж а т и е при действии поля вдоль оси х%. Это извест­ ный «срез 45°», весьма часто используемый в пьезопреобразовате -

на основании общих правил трансформации координат, составляю ­

вателей, чувствительность которых возможно меньше зависит от температуры . Поэтому исследуют т а к ж е зависимости d и є от тем­ пературы и коэффициенты температурного расширения кристалла с целью отыскания таких срезов, при которых температурная за­

ликрпсталлические вещества, если группы кристаллов в таком ве­ ществе ориентированы определенным образом . Такие вещества по­ лучили название текстур. И х преимущество перед монокристалли -

кристалликов, составляющих исходный пьезокристаллический про­ дукт. Н е требуется растить или добывать на горных р а з р а б о т к а х большие дорогостоящие монокристаллы .

Первоначально получили распространение текстуры из сегнето­ вой соли. В этих структурах ориентация мелких кристалликов до­ стигалась н а м а з ы в а н и е м расплавленной сегнетовой соли кистью в одном строго определенном направлении . Продолговатые кристал ­ лики соли при отвердевании расплава располагались по направле ­ нию движения волосков кисти.

96

Т и т а н ат бария в интервале температур — 1 0 ч - + 120°С имеет тет­

вает никакого пьезоэффекта . Это происходит вследствие того, что кристаллы титаната бария состоят из целого ряда отдельных облас­ тей — доменов, в к а ж д о й из которых электрическая ось ячеек крис­ таллической решетки - ориентирована «по-своему». Это оказывается возможным потому, что в ячейке кристалла может существовать шесть положений атома титана м е ж д у атомами бария и кислорода, расположенными на гранях ячеек, при которых потенциальная

сам по себе представляет собой электрический диполь. О д н а к о в кристалле домены ориентированы беспорядочно, т а к что внешнее поле кристалла отсутствует.

Самое в а ж н о е для пас свойство кристалла титаната бария со­ стоит в том, что при помещении его в сильное электрическое поле домены начинают ориентироваться относительно поля, их электри­ ческие оси стремятся расположиться по направлению силовых ли­

этому пьезоэффект, который без поляризации можно было бы на­ блюдать лишь в однородном монокристалле или в отдельном доме­ не, теперь проявляется в целом куске поляризованного поликри­ сталлического материала . Керамиковый материал из титаната ба­ рия обладает большой упругостью и значительной прочностью ана­ логично фарфору .

Характерной особенностью пьезокерамики является ее очень большая диэлектрическая постоянная. Если электроды, с помощью которых поляризуют пластинку титаната бария, недостаточно плот­ но прилегают к ней, так что м е ж д у ней и электродом остается очень тонкий слой воздуха, падение потенциала в основном про­ изойдет в этом тонком слое, а напряженность поля в пластинке бу­ дет малой. Точно так ж е и у ж е п о л я р и з о в а н н а я пластинка с такими

ния пьезокерамик с более высокими п а р а м е т р а м и , более широким диапазоном рабочих температур . У чистого титаната бария диапа ­ зон ограничен точками фазовых переходов —10°С и + 1 2 0 ° С , за пределами которых его кристаллическая структура меняется и он

чих температур и параметры которых меньше зависят от темпера ­ туры. Д а л е е были получены растворы тптаната бария и кальция с добавкой кобальта, пьезокерамики ииобата бария и свинца, твер­

в а ж н о для пьезоэлементов, работающих в преобразователях - дви ­ гателях, так как они испытывают большие электрические и меха­ нические нагрузки и могут сильно нагреваться при работе), умень­ шить зависимость параметров с! и є от температуры для получения преобразователей со стабильной чувствительностью, уменьшить де­ кремент механических колебаний и тангенс угла электрических по­ терь в керамике, увеличить кпд преобразователей - двигателей .

Приведем данные некоторых пьезокерамик .

98

ЦТС-19 (Цирконат—титанат свинца со стронцием и ниобием)

Это несколько неточное название обратимых электромехани ­ ческих преобразователей, действие которых основано на электроки­

Рис. 3.21. Преобразователь:

а — электрокинетический, б — электрофоретический

/ — платиновые электроды, 2 — полупроницаемая перегородка, 3 — электролит, 4

го калия с небольшой добавкой иода. В сосуд погружены два нейтральных (например, платиновых) электрода . Сосуд разделен полупроницаемой перегородкой. Через эту перегородку могут д и ф ­ фундировать ионы J - , но не могут проникать молекулы J2 . П о л о ­ ж и м , что я начале опыта концентрации ионов їй молекул в обеих половинах сосуда одинаковы и разность потенциалов м е ж д у элек­ тродами отсутствует. Тогда, если температура по всему сосуду оди­ накова, то и гидростатическое давление в обеих половинах сосуда одно и то же .