Vistas:60 Autor:Editor del sitio Hora de publicación: 2022-10-21 Origen:Sitio
Los componentes cerámicos piezoeléctricos son un tipo de semiconductor que puede convertir el estrés mecánico o elástico en potencial eléctrico y viceversa. Los materiales cerámicos piezoeléctricos en esta tecnología comparten características similares, incluidas las estructuras cristalinas similares a bimorfos con enlaces covalentes difusos y centros iónicos. Este artículo proporcionará una visión general del principio de funcionamiento de los condensadores de cerámica piezoeléctrica y cómo se utilizan.
Componente de cerámica piezoeléctrica
La cerámica piezoeléctrica se comporta de manera similar a un condensador almacenando la carga eléctrica cuando se expone al estrés o tensión mecánica externa, con el voltaje que depende de la magnitud de la presión aplicada. El condensador cerámico piezoeléctrico consta de dos placas finas y planas separadas por una pequeña distancia. Cuando se expone al estrés mecánico, la placa inferior se deforma, mientras que la placa superior se vuelve más delgada.
Tubo de cerámica piezoeléctrica
Debido a que la cerámica piezoeléctrica tiene polarización y conductividad directamente relacionadas con el estrés mecánico aplicado, la carga almacenada se acumula en cada una de las dos placas debido a la distancia reducida entre ellas. El voltaje de salida será proporcional a la presión mecánica y la diferencia de carga de la placa.
Los condensadores de cerámica piezoeléctrica ofrecen un método simple de alto rendimiento para proporcionar salida de voltaje pulsado y se han aplicado con éxito para varias aplicaciones. Por ejemplo, los condensadores cerámicos piezoeléctricos se utilizan como actuadores en micrófonos y actuadores de sistemas microelectromecánicos (MEMS) flexibles de películas delgadas para sensores de vibración plana. Estos dispositivos MEMS se basan en placas de película delgada de cerámica piezoeléctrica junto con materiales altamente sensibles para medir pequeños cambios en las deformaciones mecánicas.
Elemento de tubo de cerámica piezoeléctrica
Eliminan la necesidad de interruptores mecánicos o piezas móviles, lo que los hace ideales para aplicaciones como circuitos integrados y etiquetas de identificación de radiofrecuencia (RFID). La cerámica piezoeléctrica también se usa para medir la frecuencia y la fase de una fuente de vibración local. Además de la simple salida de voltaje pulsado, la cerámica piezoeléctrica también se puede utilizar para proporcionar una forma de onda de rampa de voltaje o una forma de onda variable continuamente. Esta variación de la forma de onda es particularmente útil en las aplicaciones de control de movimiento en las que la variación de la forma de onda es necesaria para controlar una perturbación de par externa.
Al igual que cualquier otro componente cerámico, los condensadores de cerámica piezoeléctrica pueden romperse cuando se someten a un estrés muy severo o una vibración excesiva que excede su nivel de supervivencia. Cuando esto sucede, la presión de las placas no se transferirá correctamente a la salida eléctrica. Esto puede ser causado por una distribución de tensión no uniforme dentro del área de la placa de cerámica piezoeléctrica o la concentración excesiva de tensión cerca de los bordes de la placa. La cerámica piezoeléctrica también experimenta una disminución de la salida eléctrica cuando se expone a la radiación electromagnética; Por lo tanto, deben ser manejados con cuidado.
Cerámica piezoeléctrica PZT-4 Materiales
Los métodos de manejo más comunes son evitar la exposición directa a la luz UV y almacenar los dispositivos en un caso sustancialmente protegido. Al realizar experimentos, siempre tenga en cuenta el posible daño físico que puede haber ocurrido. Inspeccione su cerámica piezoeléctrica antes de su uso, y no las someta a tensiones anormales repetidas, cambios de temperatura o choques.
Debido a las características únicas de la cerámica piezoeléctrica, la elección del material es bastante importante. Esta decisión debe basarse en los criterios de aplicación y rendimiento que se enumeran a continuación. Para garantizar que los componentes de cerámica piezoeléctrica que elija cumplan con sus especificaciones, a menudo es una buena idea consultar a un experto especializado en tecnología piezoeléctrica.
1) Costo : Si bien todos los componentes cerámicos son caros, algunos tipos son más costosos que otros. La cerámica piezoeléctrica, por ejemplo, es uno de los materiales más caros disponibles en la actualidad. Pero también son la mejor inversión a largo plazo, con tasas de falla muy bajas, siempre que se usen y manejen adecuadamente.
2) Temperatura de funcionamiento : como con otros materiales, la cerámica piezoeléctrica limita las temperaturas a las que se pueden usar. Debajo de la temperatura de funcionamiento, puede esperar la degradación en el rendimiento y la vida. Sin embargo, es importante tener en cuenta que la presión atmosférica puede causar cambios significativos en el rendimiento de cualquier componente cerámico debido a la expansión térmica, que no es deseable para la cerámica piezoeléctrica.
3) Estrés : los componentes cerámicos piezoeléctricos pueden verse afectados por niveles de altos estrés, como fuertes choques, que pueden causar vibraciones severas. Someter los elementos cerámicos piezoeléctricos a entornos de alta estraza también puede causar microcraqueos y corrosión por estrés. Para evitar todos estos problemas, puede elegir un material con bajos coeficientes de expansión térmica (CTE) y alta estabilidad térmica. Esto asegurará que las microgrietas sigan siendo lo suficientemente pequeñas como para evitar la propagación, asegurando que no ocurra la falla prematura de los componentes.
Como puede ver, la cerámica piezoeléctrica se puede usar en varias aplicaciones. Sin embargo, debido a que requieren un manejo especial para garantizar el uso y la longevidad adecuados, la elección del material es crucial. Para garantizar que los componentes de cerámica piezoeléctrica que elija cumplirán con sus especificaciones, se recomienda que consulte con un experto que se especializa en esta área.
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