壓電晶體材料尺寸效應(yīng)對(duì)宏觀電機(jī)性能的影響.pdf

1、壓電晶體材料在工業(yè)、民用、軍事等領(lǐng)域的應(yīng)用非常普遍，尤其以壓電陶瓷Pb(ZrxTi1-x)O3(PZT)的應(yīng)用最為廣泛，原因在于其電機(jī)性能十分優(yōu)異，材料的居里溫度以及壓電性能的溫度穩(wěn)定性也優(yōu)于其他種類(lèi)的壓電陶瓷。
　　弛豫鐵電單晶(1-x)Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3(簡(jiǎn)稱(chēng)為PMN-PT或PMNT)具有優(yōu)良的電機(jī)性能，其電機(jī)耦合系數(shù)k33可達(dá)94％，并且大尺寸、高質(zhì)量PMNT鐵電單晶的生長(zhǎng)已經(jīng)獲得成功，使得這種

2、鐵電單晶成為一種很有潛力的壓電晶體材料。
　　基于模式耦合理論和基本能量比率定義的電機(jī)耦合系數(shù)，計(jì)算任意縱橫比0.70Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.30PbTiO3(PMN-30%PT)鐵電單晶諧振器的有效電機(jī)耦合系數(shù)keff的統(tǒng)一公式已被推導(dǎo)出來(lái)。PMN-30%PT單晶展示出其有效電機(jī)耦合系數(shù)keff依賴(lài)于諧振器縱橫比的特點(diǎn)與傳統(tǒng)的Pb(ZrxTi1-x)O3(PZT)壓電陶瓷十分相似。然而，與PZT-5陶瓷相比，在有效

3、電機(jī)耦合系數(shù)keff急劇變化之處，PMN-30%PT單晶有一個(gè)更小的縱橫比，并且在厚度和徑向模式之間存在一個(gè)更強(qiáng)的耦合，引起更大的模式分裂。
　　由壓電振子的電路狀態(tài)方程和共振時(shí)壓電振子振動(dòng)的特點(diǎn)，從理論上解釋測(cè)量壓電振子的電容為何需要遠(yuǎn)離其共振峰的位置。
　　研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)壓電振子在幾個(gè)方向上的尺寸十分接近時(shí)，各振動(dòng)模式之間的耦合將會(huì)更加強(qiáng)烈。這種模式耦合將會(huì)影響壓電振子在不同振動(dòng)模中的機(jī)械能分配。強(qiáng)烈的模式耦合也能影響壓電振