Referat Fizica. Materiale Feroelectrice

label Referate autorenew 2025-09-29, 16:56 history_edu sebivaduva
Materiale Feroelectrice18 octombrie 1999 1.- Scopul Lucrarii Determinarea dependentei de frecventa si temperatura a permitivitatii complexe relative si studiul efectului piezoelectric pentru materialele ceramice feroelectrice. 2.- Date Experimentale a).- Determinarea dependetei de frecventa a permitivitatii complexe relative De foloseste o placheta de PZT cu grosimea b=3mm care se introduce intr-un dispozitiv de proba cu aria armaturilor A=80mm2 . Masuratorile se fac cu ajutorul Q-metrului. Pentru fiecare frecventa se foloseste o bobina auxiliara pentru a fi posibila realizarea acordului aparatului. Se executa doua determinari: -fara proba, notndu-se capacitatea de acord intern a Q-metrului CV0 si factorul de calitate Q0 ;-utiliznd proba din PZT refacndu-se acordul si notndu-se CV1 si Q1 .Se completeaza tabelul 1 cu valorile masurate, si apoi se calculeaza C0S si Qe folosind urmatoarele relatii: Ultima sectiune a tabelului 1 se completeaza folosind relatiile: LauxL1L2L3L5L6L7L9L10L11L12f [Mhz]0,050,10,20,5125102040CV0 [pF]389292268399294267400313390329Q0620500458405345258287306301252CV1 [pF]326235214350252223353267344278Q15018013988180119145141149111C0S [pF]63575449424447464651Qe8.8154.9040.2113.8153.7736.4034.4338.4334.8030.75e266.77241.36228.66207.49177.85186.31199.02194.78194.78215.96e30.294.405.6915.033.315.125.785.075.607.02 0.110.020.020.070.020.030.030.030.030.03 Se traseaza diagramele , , si diagrama Cole-Cole . Diagramele Si: Si: Si diagrama Cole-Cole: b).- Determinarea dependetei de temperatura a permitivitatii complexe relative Se foloseste un cuptor incalzit de o rezistenta. n acest cuptor se introduce o proba de material feroelectric cu grosimea b = 3 mm si aria armaturilor A = 10 mm. Temperatura din interiorul cuptorului se determina cu ajutorul unui termometru. Proba este conectata la o punte RLC prin intermediul a doua fire conductoare. Se determina variatia lui C0s si R0 in intervalul de temperatura 20 100 C. Se calculeaza parametrii de material cu urmatoarele relatii: unde este fecventa unghiulara a semnalului de lucru al puntii: = 104 rad / s. Temperatura Curie corespunde maximului curbei , reprezentnd temperatura la care dispare ordinea dielectrica din material Conform teoriei fenomenologice a feroelectricitatii pentru materialele feroelectrice cu tranzitie de faza de ordinl II dependenta permitivitatii relative reale de temperatura este de tipul: pentru si pentru .unde este o constanta fenomenologica. Stiind ca factorul de calitate al probei este se traseaza diagramele , , . 2080859095100105110115 0.82.52.83.23.64.14.55.25.8 17011101010998.577 3387.5310586.0411856.3713550.1415243.9017361.1119054.8822018.9724559.62 2.4938.4942.3442.343.8847.0549.8260.4960.49 7.35E-043.64E-033.57E-033.13E-032.55E-042.71E-032.61E-032.75E-032.46E-03 2.95E-049.45E-058.43E-057.38E-056.56E-055.76E-055.25E-054.54E-054.07E-05 120125130135140145150155160 6.477.17.276.76.365.5 7.588.599876.56 27100.2729640.9230064.3630487.8029640.9228370.6026676.8325406.5023289.30 56.4652.9349.8247.0547.0552.9360.4965.1470.57 2.08E-031.79E-031.66E-031.54E-031.59E-031.87E-032.27E-032.56E-033.03E-03 3.69E-053.37E-053.33E-053.28E-053.37E-053.52E-053.75E-053.94E-054.29E-05 165170175180185190195200205 5.14.74.44.13.83.53.232.8 5.5554.543.52.72.31.8 21595.5319901.7618631.4417361.1116090.7914820.4613550.1412703.2511856.37 76.9984.6984.6994.10105.86120.98156.83184.11235.25 3.57E-034.26E-034.55E-035.42E-036.58E-038.16E-031.16E-021.45E-021.98E-02 4.63E-055.02E-055.37E-055.76E-056.21E-056.75E-057.38E-057.87E-058.43E-05 210215220225230235240245250 2.52.52.32.22.121.91.81.7 1.51.31.10.90.750.70.60.550.5 10586.0410586.049739.169315.728892.288468.838045.397621.957198.51 282.29325.72384.95470.49564.59604.92705.74769.89846.88 2.67E-023.08E-023.95E-025.05E-026.35E-027.14E-028.77E-021.01E-011.18E-01 9.45E-059.45E-051.03E-041.07E-041.12E-041.18E-041.24E-041.31E-041.39E-04 Se traseaza apoi diagrama determinnd si pantele celor doua drepte. Se calculeaza raportul . Temperatura Curie se determina calculnd unde intersecteaza dreptele axa Ox: sau .Deci .Pantele celor doua drepte sunt: si . Deci raportul .Se calculeaza constanta la si la cu formulele: pentru deci pentru deci Se poate calcula valoarea medie: c).- Determinarea parametrilor care caracterizeaza efectul piezoelectric Se vor masura caracteristicile a doua rezonatoare piezoelectrice:-un rezonator ceramic Philips confectionat din PZT 4;-un rezonator piezoceramic confectionat in laborator din PZT 5.Se masoara pentru fiecare rezonator (capacitatea la fecventa mult mai mica dect frecventele de rezonanta elastica radiala si longitudinala) si factorul de calitate : cu cu Se cauta frecventele si (de maxim, respectiv minim, al modulului admitantei) in domeniile:-rezonatorul Iomodul radial : 40 - 85 kHz ;omodul longitudinal : 300 400 kHz ; -rezonatorul IIomodul radial : 60 - 135 kHz ;omodul longitudinal : 900 kHz 1,1 MHz .Se mai aleg apoi inca cinci frecvente din acelasi domeniu: Rezonatorul I mod radial 40-85 kHz 40505760647080 5289165792.73356Rezonatorul I mod longitudinal 300-400 kHz 310340345355380390400 163170173155157376Rezonatorul II mod radial 600-135 kHz 6580100.5110118130135 82115150790.644858Rezonatorul II mod longitudinal 0,9-1,1 MHz 9009309701000107011001150 165170175175238895 Se traseaza cele patru grafice : Rezonatorul I mod radial 40-85 kHzRezonatorul I mod longitudinal 300-400 kHz Rezonatorul II mod radial 600-135 kHz Rezonatorul II mod longitudinal 0,9-1,1 MHz Se inlocuiesc rezonatoarele cu o cutie de rezistoare. Se fixeaza frecventa la valoarea de maxim si se regleaza rezistenta pna se ajunge la aceeasi tensiune citita si la rezonator. Se noteaza rezistenta . Rezonatorul I mod radial 40-85 kHz30Rezonatorul I mod longitudinal 300-400 kHz14Rezonatorul II mod radial 600-135 kHz100Rezonatorul II mod longitudinal 0,9-1,1 MHz42Se vor calcula apoi elementele schemei echivalente pentru cele doua moduri de vibratie ele fiecarui rezonator: ; ; ; ; Deci:4.- Concluzii Lucrarea confirma teoria desi rezultatele nu sunt total corecte. Diagramele (calitativ) se incadreaza in teoria folosita pentru desfasurarea lucrarii. Erori apar in special datorita echipamentului utilizat. Totodata aproximarile metodelor folosite induc devieri de la valorile strict teoretice.O imbunatatire a rezultatelor se poate obtine prin:-utilizarea unor multimetre, Q-metre si punti RLC de precizie superiora, calibrate si avizate de Institutul Metrologic;-utilizarea unor elemente de conectica cu pierderi mai mici;-o mai buna izolare a mediilor ce necesita anumite conditii climatice (cuptorul de incalzire);-utilizare unor generatoare de tensiune si semnal mai precise;-cresterea numarului de masuratori in vederea unor mai bune aproximari.