實驗名稱：不(bu)同交流極化參數下壓電陣子性能分(fen)析

　　測試設備：高壓放大器、功能發(fa)生(sheng)器、示波器、高精(jing)度自動研(yan)磨機(ji)等。

　　圖(tu)1：(a)直流極(ji)化(hua)示(shi)意圖(tu)，(b)交流極(ji)化(hua)示(shi)意圖(tu)，(c)交流極(ji)化(hua)裝置

　　實驗過程：

　　首先(xian)使(shi)用(yong)高精(jing)度(du)自(zi)動(dong)研磨機將(jiang)尺寸為5mm×5mm×0.5mm的(de)[001]取(qu)向(xiang)PIMNT晶(jing)體(ti)和PZT-5H陶瓷(ci)板研磨至(zhi)0.2mm。考慮(lv)到研磨引起(qi)的(de)表面應力可能會使(shi)樣(yang)品性能惡化(hua)(hua)，將(jiang)板在600℃下退火10小時。然后(hou)使(shi)用(yong)高精(jing)度(du)DAD322自(zi)動(dong)換(huan)片機將(jiang)樣(yang)品切割成(cheng)2.5mm×2.5mm×0.2mm，以(yi)避免板邊緣因研磨而(er)產生的(de)缺陷；最(zui)后(hou)通過磁控(kong)濺射(she)在樣(yang)品的(de)兩(liang)面沉(chen)積(ji)金電極(ji)(ji)，電極(ji)(ji)的(de)厚度(du)大概100μm。PIMNT單晶(jing)在空(kong)氣中(zhong)通過DCP或ACP沿(yan)[001]方向(xiang)極(ji)(ji)化(hua)(hua)，而(er)PZT-5H陶瓷(ci)通過DCP極(ji)(ji)化(hua)(hua)。DC和AC極(ji)(ji)化(hua)(hua)條(tiao)件的(de)示意圖(tu)(tu)分別如圖(tu)(tu)1(a)和1(b)所示。極(ji)(ji)化(hua)(hua)實驗裝置(zhi)示意圖(tu)(tu)如圖(tu)(tu)1(c)所示。

　　實驗結果：

　　圖2：(a)PIMNT晶體的(de)壓電系(xi)數、相對介(jie)電常數和(he)機電耦合系(xi)數隨ACP極化頻率的(de)變化(@10kV/cm和(he)10cycles)，(b)ACPPIMNT單晶的(de)阻抗(@10kV/cm和(he)15Hz)。

　　實驗研究了PIMNT晶體(ti)性能(neng)與極(ji)化頻(pin)率(lv)(lv)(lv)、極(ji)化電(dian)場和循(xun)環次(ci)數的(de)關(guan)系。如圖(tu)2所示，研究了PIMNT晶體(ti)的(de)壓(ya)電(dian)系數、相對(dui)介電(dian)常數和機電(dian)耦合(he)系數與交(jiao)流極(ji)化頻(pin)率(lv)(lv)(lv)之間的(de)關(guan)系。從圖(tu)中可以看出，隨(sui)著極(ji)化頻(pin)率(lv)(lv)(lv)的(de)升高，晶體(ti)的(de)壓(ya)電(dian)系數逐漸增加，并在頻(pin)率(lv)(lv)(lv)為(wei)10Hz時達(da)到最大值(zhi)。

　　圖3：(a)PIMNT晶體的(de)壓(ya)電系(xi)數(shu)、相對介電常數(shu)和(he)機電耦(ou)合系(xi)數(shu)隨ACP極(ji)化電場的(de)變化(@10Hz和(he)10cycles)，(b)ACPPIMNT單晶的(de)阻(zu)抗(kang)(@10kV/cm和(he)10cycles)。

　　圖3顯示了(le)PIMNT單晶(jing)(jing)的系(xi)數，其中極(ji)化頻率和循環次數分別固定在10Hz和10cycles。隨著交流電(dian)(dian)場(chang)的增加(jia)，系(xi)數增加(jia)，且(qie)增加(jia)趨勢基(ji)本相(xiang)似。值得(de)注意的是，在10kV/cm的電(dian)(dian)場(chang)下，交流極(ji)化的PIMNT單晶(jing)(jing)壓電(dian)(dian)系(xi)數d33為1405pC/N，DCP為1147pC/N，ACP比DCP提高了(le)22.5%。同(tong)時交流極(ji)化后(hou)單晶(jing)(jing)可以(yi)保持較(jiao)高的相(xiang)對介電(dian)(dian)常數和較(jiao)大的機電(dian)(dian)耦合系(xi)數。然而當電(dian)(dian)場(chang)達到20kV/cm時，晶(jing)(jing)片很容易開裂。因此(ci)，電(dian)(dian)場(chang)應(ying)固定在10-18kV/cm的范圍內(nei)，以(yi)確保樣(yang)品的完(wan)整性的同(tong)時能夠得(de)到性能優異的樣(yang)品材料。

　　功率放大(da)器(qi)(qi)推(tui)薦：ATA-7050高壓放大(da)器(qi)(qi)

　　圖：ATA-7050高壓放大器指標參數

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