不同壓電晶體材料性質(zhì)對壓電變壓器性能影響的研究.pdf

1、以鋯鈦酸鉛（PZT）系列壓電陶瓷為代表的壓電材料經(jīng)過數(shù)十年的研究發(fā)展，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、軍事、工業(yè)、民用等領(lǐng)域，如壓電變壓器，壓電傳感器和醫(yī)用超聲波換能器等功能器件。但隨著新型弛豫鐵電單晶研究的快速發(fā)展，人們已經(jīng)成功掌握制備高性能弛豫型鐵電單晶的技術(shù)。目前實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明鈮鎂酸鉛鈦酸鉛（PMN-PT）單晶壓電性能和機(jī)電耦合系數(shù)等均遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于PZT陶瓷，這種優(yōu)異的性質(zhì)引起了廣大鐵電壓電學(xué)者的極大興趣，同時(shí)極有希望大大提高壓電器件的性能。

2、>　　壓電變壓器是利用壓電材料的正逆壓電效應(yīng)，通過電能-機(jī)械能-電能的機(jī)電能量的二次轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)變壓的功能器件。其核心是壓電材料，因而材料性能的差異直接關(guān)系到變壓器件工作性能的優(yōu)劣。本文系統(tǒng)研究了“軟”陶瓷PZT-5H和“硬”陶瓷PZT-4、PZT-8以及PMN-29％PT單晶的材料性能差異，并從摻雜離子的不同導(dǎo)致鐵電疇結(jié)構(gòu)變化的角度分析了造成性能差異的原因。
　　本文在系統(tǒng)研究PZT-5H、PZT-4、PZT-8壓電陶瓷，和PMN-

3、29%PT單晶四種材料性質(zhì)的基礎(chǔ)上，制備了系列壓電變壓器來驗(yàn)證材料性能差異。并通過理論模擬進(jìn)一步說明了實(shí)驗(yàn)測試的結(jié)果。性能測試結(jié)果很好顯示了材料性能差異。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在小信號下工作時(shí)材料的機(jī)電耦合系數(shù)起主要作用，PMN-29%PT單晶表現(xiàn)最好，尤其在匹配負(fù)載條件下工作時(shí)，PMN-29%PT單晶的功率密度最大，遠(yuǎn)優(yōu)于PZT陶瓷。
　　迄今為止，對PMN-PT單晶徑向振動(dòng)模式研究很少，本文選擇了徑向振動(dòng)模式進(jìn)行研究。結(jié)果表明在徑向振動(dòng)