DE2235055A1 - Verfahren zur permanenten polarisation von piezoelektrischem material - Google Patents
Verfahren zur permanenten polarisation von piezoelektrischem materialInfo
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Description
Verfahren zur permanenten Polarisation von piezoelektrischem
Material ·
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur permanent ausgerichteten Polarisation von piezoelektrischem Material.
Piezoelektrisches. Material,' das beispielsweise zur Herstellung
von elektroakustischen Wandlern oder Frequenzfiltern verwendet wird, wird im allgemeinen so stark wie
möglich permanent ausgerichtet polarisiert. Dabei wird das piezoelektrische Material beispielsweise in einem
Siliconölbad auf ca. 200° C erhitzt und dann unter Anlegen einer hohen Gleichspannung langsam auf Zimmertemperatur
abgekühlt. Das auf das Material einwirkende elektrische Gleichfeld beträgt beispielsweise 2 bis 3
kV/mm.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur permanent
ausgerichteten Polarisation von piezoelektrischem Material anzugeben, bei dem ein vorgegebener Wert der
Polarisation und somit ein vorgegebener Wert des Wellenwiderstandes mit großer Genauigkeit einstellbar ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Polarisation von piezoelektrischem Material gelöst, das erfindungsgemäß
dadurch gekennzeichnet ist, daß das Material in einem elektrischen Gleichfeld zunächst bis zu einem Wert, der
oberhalb des vorgegebenen Polarisationswertes liegt, polarisiert wird und daß anschließend durch Anlegen eines
der Polarisation entgegengerichteten Gleichfeldes durch Depolarisation
der vorgegebene Wert erreicht wird.
Vorzugsweise befindet sich das piezoelektrische Material
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-2-
während der Depolarisation auf Zimmertemperatur.
Ein durch die Erfindung erzielbarer Vorteil besteht darin, daß der vorgegebene Wert der Polarisation durch Depolarisation
bei Raumtemperatur erreicht wird und daß dadurch Kontrollmessungen möglich sind. Solche Messungen sind wegen der starken
Temperaturabhängigkeit des piezoelektrischen Materials bei höheren Temperaturen nur bei Raumtemperatur möglich.
Weitere Erläuterungen der Erfindung gehen aus der Beschreibung und den Figuren bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung
und ihrer Weiterbildungen hervor.
Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung die Abhängigkeit
der Polarisation eines piezoelektrischen Materials von der Zeit,
•Figur 2 zeigt in schematischer Darstellung die Abhängigkeit der Depolarisation eines piezoelektrischen Materials von der
Zeit.
In der Figur 1 ist die Polarisation eines Bleizirkonattitanat-Materials,
das Mangan und Aluminium enthält, in Abhängigkeit von der Zeit dargestellt. Die Polarisation wurde bei Zimmertemperat.ur
und bei verschiedenen Feldstärken durchgeführt. Bei Zimmertemperatur spielt sich der Vorgang der Polarisation
langsamer ab als beispielsweise bei 200° C. Erfindungsgemäß wird das zu polarisierende Material zunächst bei einer bestimmten
Feldstärke bis über den vorgegebenen Wert der Polarisation oder bis zu seiner Sättigungspolarisation
polarisiert. Anschließend wird das Material durch Anlegen einer Gleichspannung.in der der Polarisation entgegengesetzten
Richtung teilweise depolarisiert. Wie in der Figur dargestellt, beginnt der Depolarisationsprozeß beim Anlegen
der Gegenspannung verhältnismäßig steil, klingt aber rasch,
VPA 9/712/1091 -3-1
309885/0770
ähnlich wie eine e-Funktion, ab. ' . ·
Mit Hilfe des erfindungsgeinäßen Verfahrens wird ein vorgegebener
Polarisationswert des Materials wie oben bereits gesagt dadurch erreicht, daß dieses Material zunächst
beispielsweise bei Zimmertemperatur und bei einer bestimmten
Feldstärke bis zu seiner Sättigung polarisiert wird und daß anschließend der vorgegebene Polarisationswert durch Depolarisation bzw. durch schrittweise Depolarisation
erreicht wird. Dadurch ist es möglich, jeden gewünschten vorgegebenen Ytert der Polarisation,der unter
dem Sättigungswert liegt, mit einer relativ hohen Genauigkeit zu erreichen. Sollen Polarisationswerte erreicht v/erden,
die unter 30 % der maximalen Polarisation liegen, so wird anhand der Figur ,1 die geeignete Feldstärke ausgewählt, die
in einer als geeignet erscheinenden Zeit, beispielsweise in 10 oder 20 Minuten, zu dem gewünschten Wert der Polarisation
führt. Dabei findet die Polarisation vorzugsweise bei Zimmertemperatur statt.
Liegt der vorgegebene Polarisationswert über 30 % der maximalen
Polarisation, so polarisiert man vorzugsweise auf höhere Temperaturen erwärmte Materialien, da der Sättigungspolarisationsvert·
bei höheren Temperaturen in kürzerer Zeit erreichbar ist. Bei Zimmertemperatur wird dann die nach dem vorangegangenen
Schritt erreichte Polarisation dieser Proben durch Anlegen einer Gleichspannung in der der Polarisation entgegengerichteten
Richtung herabgesetzt. Die Feldstärke, die anzuwenden ist, um in einer wirtschaftlich günstigen Zeitdauer
auf den vorgegebenen Polarisationswert zu kommen, kann der Figur 2 entnommen werden. Es ist zweckmäßig eine längere
Depolarisationszeit zu wählen, da bei flacherem Kurvenlauf,
beispielsweise nach einer Stunde, die gewünschte Polarisation genauer eingestellt v/erden kann.·
Bei dem Depolarisationsverfahren ist zu beachten, daß die
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Polarisation durch Alterung in den ersten Tagen wieder etwas zunimmt, so daß man zunächst etwas unter dem vorgegebenen
Polarisationswert polarisieren muß.
Die Messung der Polarisation während des Polarisationsvorganges bzw. während des Depolarisation&vorganges erfolgt vorzugsweise1
durch Messung des Resonanzwiderstandes des piezoelektrischen
Materials.
Vor zug εν/ei se erfolgt die Dej)olarisation schrittweise, wobei
zwischen den einzelnen Depolarisationsschritten der jeweilige V/ert der Polarisation gemessen wird. Auf diese Weise ist es
möglich den vorgegebenen Polarisationswert genau zu erreichen.
Ein solches schrittweises Verfahren eignet sich auch zur Automatisierung, wobei dann beim Erreichen, beispielsweise
eines vorgegebenen Wellenwiderstandcwertes der Depolaris&tionsvorgang
automatisch beendet wird.
6 Patentansprüche
2 Figuren
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Claims (3)
1.yVerfahren zur permanenten Polarisation von piezoelektrischem
'Material, wobei das Material in einem elektrischen Feld
polarisiert wird, dadurch gekennzeichnet ,
daß das Material in einem elektrischen Gleichfeld zunächst bis zu einem Wert polarisiert vrird, der oberhalb
des vorgegebenen Polarisationswertes liegt und daß anschließend durch Anlegen eines der Polarisation entgegengerichteten
Gleichfeldes durch Depolarisation der vorgegebene Wert der fOlarisation erreicht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet
, daß das piezoelektrische Material bei Temperaturen, die hoher als die Zimmertemperatur sind, polarisiert wird..
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das piezoelektrische Material bei Zimmertemperatur
polarisiert wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e -■
kennzeichnet , daß das piezoelektrische Material bei Zimmertemperatur depolarisiert wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche. 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Depolarisation. in
mehreren Schritten erfolgt, wobei zwischen den einzelnen Schritten ein für die Polarisation charakteristischer
Wert gemessen wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge kennzeichnet.
, daß eine lange Depolarisationszeit gewählt wird.
VPA 9/712/1091 . ' -6-
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7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet
, daß die schrittweise Depolarisation automatisch gesteuert wird, und daß der Depolarisaticnsvorgang autcrnatisc
beendet vird, wenn ein vorgegebener V/ert der Polarisation
erreicht ist.
VPA 9/712/1091
3 0 9 8 8 5/0770;»
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| E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
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