Bailibo Testing - Анализ петли гистерезиса пьезоэлектрической пленки

Как сегнетоэлектрический функциональный материал, петля гистерезиса (кривая P-E) пьезоэлектрических пленок является основной основой для характеристики сегнетоэлектрических и пьезоэлектрических свойств. Он может интуитивно отражать нелинейные корреляционные и гистерезисные характеристики интенсивности поляризации и внешнего электрического поля, а также обеспечивает поддержку ключевых параметров для исследования механизма материалов, оптимизации процессов и проектирования устройств. Тест петли гистерезиса пьезоэлектрической пленки компании Bailibo Testing охватывает четыре основных режима: нормальная температура/переменная температура, полная/полуволновая волна и адаптируется к потребностям определения характеристик в различных сценариях.

Основной принцип тестирования петли гистерезиса основан на характеристиках спонтанной поляризации сегнетоэлектрических материалов. Внутри пьезоэлектрической пленки имеется большое количество крошечных электрических доменов. В отсутствие внешнего поля электрические домены расположены беспорядочно и интенсивность макроскопической поляризации равна нулю. После приложения переменного электрического поля электрические домены ориентируются и выравниваются в соответствии с направлением электрического поля и переворачиванием поляризации, а интенсивность поляризации изменяется нелинейно. Когда электрическое поле меняется на противоположное, возникает эффект гистерезиса при переворачивании электрического домена, и, наконец, образуется замкнутая петля P-E. Это основной символ, который отличает сегнетоэлектрики от обычных диэлектриков. В основном тесте используется метод схемы Сойера-Тауэра, в котором используется сегнетоэлектрический анализатор и высоковольтный усилитель мощности для захвата тока переворота поляризации и создания петлевой кривой в реальном времени.

В тестовом режиме нормальная температура P-E (полная волна) является основным режимом определения характеристик, в котором применяется полное положительное и отрицательное переменное электрическое поле при комнатной температуре для получения основных параметров, таких как интенсивность поляризации насыщения (Ps), интенсивность остаточной поляризации (Pr) и коэрцитивное электрическое поле (Ec). Ps отражает максимальную поляризационную способность материала, Pr отражает способность сохранять поляризацию после снятия электрического поля, а Ec представляет собой напряженность электрического поля, необходимую для переворота электрического домена. Эти три фактора напрямую связаны с плотностью хранения энергии материала, стабильностью устройства и потреблением энергии. Этот режим подходит для регулярной проверки производительности и калибровки основных параметров.

Влияние переменной температуры P-E (полноволновой) температуры фокусировки на поляризационные характеристики. Электрическая доменная структура и поведение пьезоэлектрических пленок при перевороте поляризации очень чувствительны к температуре. Повышение температуры усилит тепловое движение электрических доменов, в результате чего петли станут тоньше и длиннее, а Ps, Pr и Ec демонстрируют тенденцию к снижению. Посредством полноволновых испытаний при различных температурах можно уточнить температуру сегнетоэлектрического фазового перехода, высокотемпературную стабильность и правила затухания поляризации материала, что обеспечивает поддержку данных для выбора материала и структурного проектирования высокотемпературных рабочих устройств (таких как аэрокосмические датчики, высокотемпературные драйверы).

Нормальная температура P-E (полуволна) применяет только однонаправленное переменное электрическое поле, ориентируясь на характеристики отклика одного направления поляризации. По сравнению с полноволновым режимом, полуволновой режим позволяет избежать интерференции обратной поляризации и точно определить сложность однонаправленного переворота поляризации, характеристики проводимости утечки и поляризационное усталостное поведение материалов. Он подходит для оценки производительности устройств с однонаправленным приводом (таких как пьезоэлектрические микронасосы и униполярные датчики). Это также может упростить анализ данных и уменьшить ошибки тестирования в сложных условиях работы.

Переменная температура P-E (полуволна) сочетает в себе двойные переменные температуры и однонаправленного электрического поля, чтобы точно выявить механизм регулирования температуры на однонаправленных поляризационных характеристиках материалов. Этот режим может моделировать однонаправленную среду взаимодействия электрического поля и температуры в реальной работе устройства, оценивать стабильность однонаправленной поляризации, изменения тока утечки и механизм разрушения материала при экстремальных температурах, а также обеспечивать ключевую основу для проектирования надежности устройства в экстремальных условиях.

Испытание петли гистерезиса пьезоэлектрической пленки требует строгого контроля условий подготовки проб и испытаний. Для образца необходимо подготовить верхний и нижний электроды, чтобы обеспечить хороший контакт. Во время тестирования его погружают в силиконовое масло, чтобы уменьшить влияние проводимости утечки. Треугольные волны обычно используются в качестве тестовых сигналов. Частота регулируется в соответствии с характеристиками пленки. Напряжение необходимо постепенно увеличивать до тех пор, пока контур не насытится, чтобы избежать пробоя образца под высоким напряжением. Четыре режима испытаний дополняют друг друга и могут всесторонне охватить поляризационные характеристики пьезоэлектрических пленок от нормальной до высокой температуры и от двунаправленного до однонаправленного, обеспечивая систематическую и точную поддержку данных о характеристиках для фундаментальных исследований материалов и инженерных приложений.