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Übersicht

Umgebungsbedingungen

Piezoaktoren eignen sich für den Betrieb in verschiedensten, teilweise extremen Umgebungsbedingungen. Hinweise zur Anwendung bei hohen Temperaturen bis 200 °C sowie in kryogenen Umgebungen finden Sie im Bereich >> Temperaturabhängiges Verhalten.

Vakuum

Vakuumumgebung

Dielektrische Stabilität

Die Durchschlagsspannung eines Gases hängt nach dem Paschen-Gesetz vom Produkt aus Druck p und Elektrodenabstand s ab. Luft hat sehr gute Isolationswerte bei atmosphärischem Druck und bei sehr geringen Drücken. Die minimale Durchschlagsspannung von 300 V liegt bei einem ps-Produkt von 1000 Pa mm.

PICMA® Stack Aktoren mit Nominalspannungen deutlich unterhalb von 300 V können deshalb bei jedem Zwischendruck betrieben werden. PICA Piezoaktoren mit Nominalspannungen oberhalb von 300 V sollten hingegen bei Luft im Druckbereich 100 bis 50.000 Pa nicht oder nur bei stark reduzierten Spannungen angesteuert werden, um Durchschläge zu vermeiden.

Ausgasen

Das Ausgasverhalten hängt von der Bauform und der Konstruktion der Piezoaktoren ab. Hervorragend für den UHV-Einsatz geeignet sind PICMA® Aktoren, da sie ohne Polymeranteile hergestellt und bis zu 150 °C ausgeheizt werden können.
UHV-Optionen mit minimalen Ausgasraten werden auch für verschiedene PICA Aktoren angeboten.

Edelgase

Edelgase

Piezoaktoren sind für den Einsatz in Edelgasen wie z. B. Helium, Argon oder Neon geeignet. Allerdings müssen auch hier die druckabhängigen Überschlagsfestigkeiten der Paschen-Kurven beachtet werden.
Für den Einsatz werden die keramisch isolierten PICMA® Aktoren empfohlen, da deren Nominalspannung unterhalb der minimalen Durchschlagsspannungen aller Edelgase liegt. Bei PICA Aktoren mit höheren Nominalspannungen sollte zur Reduktion des Überschlagrisikos die Betriebsspannung in bestimmten Druckbereichen herabgesetzt werden.

Magnetfelder

Magnetfelder

Piezoaktoren eignen sich hervorragend für den Einsatz in sehr hohen Magnetfeldern, z. B. auch bei kryogenen Temperaturen. PICMA® Aktoren werden komplett ohne ferromagnetische Materialien gefertigt.

PICA Stack Aktoren können optional ohne ferromagnetische Anteile angeboten werden. Bei diesen Produkten wurden Restmagnetismen im Bereich weniger Nanotesla gemessen.

Gammastrahlung

Gammastrahlung

PICMA® Aktoren können auch in hochenergetischer, kurzwelliger Strahlung betrieben werden, wie sie beispielsweise an Elektronen- Beschleunigern auftritt. In Langzeituntersuchungen wurde der problemfreie Einsatz bei Gesamtdosen von 2 MegaGray nachgewiesen.

PI PICMA Stack Collection
PICMA® Multilayer-Piezoaktoren
Luftfeuchtigkeit

Umgebung mit hoher Luftfeuchtigkeit

Beim Betrieb in trockener Umgebung ist die Lebensdauer von Piezoaktoren grundsätzlich höher als in hoher Luftfeuchtigkeit. Bei der Ansteuerung mit Wechselspannungen höherer Frequenz tritt eine Eigenerwärmung der Aktoren ein, so dass die Feuchtigkeit lokal sehr gering ist.

Dauerbetrieb mit hohen Gleichspannungen in feuchter Umgebung kann Piezoaktoren schädigen. Dies gilt insbesondere für die Aktoren der PICA Produktreihen, da hier die aktiven Elektroden nur durch eine Polymerschicht geschützt sind, die von der Luftfeuchtigkeit durchdrungen werden kann.

Die Aktoren der PICMA® Produktreihen besitzen eine vollkeramische Isolation, welche die >> Lebensdauer bei feuchten Umgebungsbedingungen im Vergleich zu polymerumhüllten Aktoren wesentlich verbessert.

Flüssigkeiten

Flüssigkeiten

Für den Einsatz in Flüssigkeiten werden gekapselte PICMA® bzw. speziell gehauste PICA Aktoren angeboten. Bei allen anderen Aktortypen sollte der direkte Kontakt mit Flüssigkeiten vermieden werden. Ausnahmen können hochisolierende Flüssigkeiten sein. In der Regel muss die Kompatibilität der Aktoren mit diesen Flüssigkeiten jedoch in Lebensdauertests geprüft werden.

Temperatureinsatzbereich

Temperatureinsatzbereich

Der Standard-Temperatureinsatzbereich verklebter Aktoren beträgt -20 bis 85 °C. Durch die Wahl von Piezokeramiken mit hohen Curie-Temperaturen und geeigneten Klebstoffen kann dieser Bereich erweitert werden. Die meisten PICMA® Multilayer-Produkte sind für den erweiterten Bereich von -40 bis 150 °C spezifiziert. Mit speziellen Loten kann der Temperaturbereich noch weiter nach oben ausgedehnt werden, so dass Sondermodelle von PICMA® Aktoren von -271 °C bis 200 °C, d. h. über eine Spanne von nahezu 500 K einsetzbar sind.

PI P-885
>> P-88x.x5 Gekapselte PICMA® Piezoaktoren für sehr feuchte Umgebungen
Downloads

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Katalog: PI Piezoelektrische Aktoren
Bauelemente, Technologie, Ansteuerung
Pdf 5 M CAT128D
Katalog: Piezokeramische Materialien und Bauelemente
Grundlagen, Eigenschaften und Anwendungen
Pdf 3.1 M CAT125D