english
Kontakt :: Impressum  

 



Kubische (paraelektrische)und tetragonale (ferroelektrische) Struktur von PZT und BaTiO vor und nach dem Anlegen eines elektrischen Feldes bzw. Einwirken einer mechanischen Spannung
Kubische (paraelektrische)und tetragonale (ferroelektrische) Struktur von PZT und BaTiO3 vor und nach dem Anlegen eines elektrischen Feldes bzw. Einwirken einer mechanischen Spannung


Symbolische Darstellung der elektrischen Orientierungsvorgänge in piezoelektrischer Keramik, am Beispiel der Korn- und Domänenstruktur
Symbolische Darstellung der elektrischen Orientierungsvorgänge in piezoelektrischer Keramik, am Beispiel der Korn- und Domänenstruktur


Der Piezoeffekt 

Piezoelektrische Keramiken zählen zur Gruppe der ferroelektrischen Materialien. Ferroelektrika sind Kristalle, die ohne ein angelegtes elektrisches Feld polar sind. Dieser Zustand wird auch als spontane Polarisation bezeichnet. Charakteristisch ist die thermodynamisch stabile Umkehrbarkeit ihrer Polarisationsachse unter Einwirkung eines elektrischen Feldes, beschrieben durch den Verlauf einer Hystereseschleife. Die Umkehrbarkeit der Polarisation bzw. die Kopplung zwischen mechanischen und elektrischen Größen ist von entscheidender Bedeutung für die breite technische Nutzung der Piezokeramiken.

Aus kristallografischer Sicht zeigen diese piezoelektrischen Materialien eine sog. Perowskit- Kristallstruktur. Diese beschreibt eine Reihe von Verbindungen mit drei Atomarten der allgemeinen Formel ABC.

Die heute gebräuchlichen Piezokeramiken werden vorzugsweise aus Blei-, Zirkon- und Titanoxiden als Hauptbestandteile zum PbTiO3 - PbZrO3 -Typ, und auch BaTiO3 synthetisiert.

Spezielle Dotierungen dieser Blei-Zirkonat-Titanat-Keramiken (PZT)mit z. B. Ni-, Bi-. Sb-, Nb- Ionen usw., ermöglichen das gezielte Einstellen der geforderten piezoelektrischen und dielektrischen Parameter.

Oberhalb einer charakteristischen Temperatur, der sog. Curietemperatur, sind diese Materialien nicht ferroelektrisch. Es liegen paraelektrische Eigenschaften vor, d.h. es sind keine Dipole vorhanden. Die relative Dielektrizitätskonstante besitzt in der Umgebung dieser Temperatur ein ausgeprägtes Maximum.

Unterhalb des Curiepunktes des Materials treten, ausgehend von einem kubischen und elektrisch neutralen Kristallaufbau, Gitterverzerrungen auf. Mit Aufhebung der damit verbundenen Ladungssymmetrie entstehen Dipole und die für die Piezotechnologie interessanten rhomboedrischen bzw. tetragonalen Kristallitphasen bilden sich heraus.








PI USA · Aktuatoren für die Nanopositionierung · Piezo Translatoren · Piezo Motor · PI Home