Керамика ЦТС

Ход зависимости переключаемой поляризации от частоты внешнего электрического поля для образца пьезокерамики ЦТС-19 (рис. 5.8, кривая 1) не отличается от наблюдаемой для образца монокристалла CBN32 (рис.

Таблица 5.3 Коэффициенты уравнения (5.3) для пьезокерамики ЦТС-19

Отношение максимального теоретического значения переключаемой поляризации для керамики ЦТС-19 в синусоидальном поле амплитудой 850 В/мм к максимальному значению P_rev, наблюдаемому в эксперименте, составляет 0.64∙P_s.

Рис. 5.8 Зависимость переключаемой поляризации сформированной петли диэлектрического гистерезиса керамики ЦТС-19 от частоты поля переключения. Кривая 1 - эксперимент, 2 - расчет. S=O.25 см² при выдержке в синусоидальном поле амплитудой 850 В/мм.

Из графика для переключаемой поляризации при выдержке образца в прямоугольном поле видно, что кривая, полученная аналитическим методом, полностью согласуется с полученными экспериментальными данными для всех исследуемых амплитуд электрического поля.

Как следует из представленных результатов, значение P_revдля частот выше критических не зависит от амплитуды внешнего электрического поля, но при этом максимальное значение P_rev, наблюдаемое в эксперименте, для

разных амплитуд полей различно. Так для поля 850 В/мм переключаемая поляризация составляет 0.77∙P_s, 700 В/мм - 0.49∙P_sи 600 В/мм - 0.32∙P_s. Таким образом, значение максимально возможной и экспериментально наблюдаемой переключаемой поляризации для синусоидального поля (рис. 5.8, таблица 5.3) оказывается ниже, чем аналогичное значение для импульсных полей в форме меандра при прочих равных условиях.

Сравнение процессов переключения для керамик ЦТС-19 (рис.4.5) и ЦТССт-3 (рис. 5.10), имеющих близкий состав, но разный размер зерен [Пугачев2014] (рис. 5.11) показало, что в одинаковых по величине полях керамика ЦТССт-3 имеет более высокую температуру саморазогрева (рис. 5.12), по сравнению с образцом ЦТС-19 (рис.4.И). Если для материала ЦТС-19 рост максимальной температуры саморазогрева сохраняется вплоть до поля с напряженностью 2100 В/мм (рис. 4.11), то для керамики ЦТССт-3 разница в разогреве образца отсутствует уже в полях ИЗО и 1400 В/мм (рис. 5.12).

Рис. 5.9 Зависимость переключаемой поляризации сформированной петли от частоты поля переключения (кривые 1-3 - эксперимент, 4 - расчет) для образца ЦТС-19, S=O.25 см² при выдержке в импульсных полях в форме меандра амплитудой 850 В/мм (кривая 1), 700 В/мм (кривая 2), 600 В/мм (кривая 3).

Рис.

Рис. 5.11 РЭМ изображения керамики ЦТС-19 (а) и ЦТССт-3 (б). Масштаб - x2000 [Пугачев2014].

Рис. 5.12 Зависимость температуры саморазогрева керамики ЦТССт-3 от времени выдержки при различных значениях подаваемого напряжения частоты 50 Гц. S = 4.9 см²

Несмотря на то, что материал ЦТССт-3 является сегнетожестким, а ЦТС-19 - сегнетомягким, насыщенные петли у ЦТССт-3 наблюдаются при меньших полях (от ИЗО В/мм) по сравнению с ЦТС-19 (> 2100 В/мм). В качестве объяснения данного факта можно предложить следующий механизм. Поскольку, как показано авторами [Пугачев2014], размер зерен керамики ЦТССт-3 почти в два раза меньше, чем у ЦТС-19, то разница в размере зерна и является основной причиной того, что в образцах из керамики ЦТССт-3 рост переключаемой поляризации прекращается в меньших полях. Полученные результаты позволяют сделать вывод, что у керамики ЦТССт-3 в полях амплитудой ИЗО В/мм в процесс переполяризации перестают включаться новые области образца, т.е. объем зерна полностью переключается в данном поле. У керамики ЦТС-19, за счет большего размера зерен, включение в процесс переполяризации новых областей образца происходит и в больших полях. Таким образом, различие в величине поля, при котором наблюдаются насыщенные петли, обусловлено не сегнетомягкостью (сегнетожесткостью) материала, а размером его зерен.

5.3