實驗名稱：不同交流極化參數下壓電陣子性能分析

　　測試設備：高壓放大器、功能發生器、示波器、高精度自動研磨機等。

　　圖1：(a)直流極化示意圖，(b)交流極化示意圖，(c)交流極化裝置

　　實驗過程：

　　首先使用高精度自動研磨機將尺寸爲5mm×5mm×0.5mm的[001]取向PIMNT晶體和PZT-5H陶瓷板研磨至0.2mm。考慮到研磨引起的表面應力可能會使樣品性能惡化，將板在600℃下退火10小時。然後使用高精度DAD322自動換片機將樣品切割成2.5mm×2.5mm×0.2mm，以避免板邊緣因研磨而産生的缺陷；最後通過磁控濺射在樣品的兩面沈積金電極，電極的厚度大概100μm。PIMNT單晶在空氣中通過DCP或ACP沿[001]方向極化，而PZT-5H陶瓷通過DCP極化。DC和AC極化條件的示意圖分別如圖1(a)和1(b)所示。極化實驗裝置示意圖如圖1(c)所示。

　　實驗結果：

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

　　實驗研究了PIMNT晶體性能與極化頻率、極化電場和循環次數的關系。如圖2所示，研究了PIMNT晶體的壓電系數、相對介電常數和機電耦合系數與交流極化頻率之間的關系。從圖中可以看出，隨著極化頻率的升高，晶體的壓電系數逐漸增加，並在頻率爲10Hz時達到最大值。

　　圖3：(a)PIMNT晶體的壓電系數、相對介電常數和機電耦合系數隨ACP極化電場的變化(@10Hz和10cycles)，(b)ACPPIMNT單晶的阻抗(@10kV/cm和10cycles)。

　　圖3顯示了PIMNT單晶的系數，其中極化頻率和循環次數分別固定在10Hz和10cycles。隨著交流電場的增加，系數增加，且增加趨勢基本相似。值得注意的是，在10kV/cm的電場下，交流極化的PIMNT單晶壓電系數d33爲1405pC/N，DCP爲1147pC/N，ACP比DCP提高了22.5%。同時交流極化後單晶可以保持較高的相對介電常數和較大的機電耦合系數。然而當電場達到20kV/cm時，晶片很容易開裂。因此，電場應固定在10-18kV/cm的範圍內，以確保樣品的完整性的同時能夠得到性能優異的樣品材料。

　　功率放大器推荐：ATA-7050高壓放大器

　　圖：ATA-7050高壓放大器指標參數

　　西安安泰电子是专业从事功率放大器、高壓放大器、功率信號源、前置微小信號放大器、高精度電壓源、高精度電流源等电子测量仪器研发、生产和销售的高科技企业，为用户提供具有竞争力的测试方案。Aigtek已经成为在业界拥有广泛产品线，且具有相当规模的仪器设备供应商，样机都支持免費試用。如想了解更多功率放大器等产品，请持续关注安泰电子官网www.aigtek.com或拨打029-88865020。