DE2852795C2

DE2852795C2 -

Info

Publication number: DE2852795C2
Application number: DE2852795A
Authority: DE
Inventors: Tomosaburo Kawasaki Kanagawa Jp Kitamura; Yoichi Yokohama Kanagawa Jp Kodera
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1977-12-06
Filing date: 1978-12-06
Publication date: 1989-06-22
Also published as: FR2411533A1; DE2852795A1; NL7811863A; GB2012106A; NL185640C; GB2012106B; FR2411533B1; CA1125343A; NL185640B

Description

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der elektromechanischen Wandler und betrifft einen eine aus einem dieelektrischen Keramik-Material bestehende Platte enthaltenden elektromechanischen Wandler der im Oberbegriff von Anspruch 1 genannten Art.The invention is in the field of electromechanical Converter and affects one out of one the plate containing the electric ceramic material Electromechanical converter in the preamble of claim 1 Art.

Zur Erhöhung der Aufzeichnungsdichte bei VTR-Geräten (Video-Band-Aufzeichnungs- und Wiedergabegeräte) ist man in jüngster Zeit bestrebt, die aufgezeichnete Spur so schmal wie möglich zu machen. Bei einer solchen sehr schmalen Spur muß auch der Wiedergabekopf gegenüber der aufgezeichneten Spur sehr genau positioniert sein. Will man diese Genauigkeit der Positionsrelation mit rein mechanischen Mitteln am Gerät erzielen, dann wird dieses technisch schwierig bzw. sehr teuer. Daher wird ein Verfahren oder die Benutzung eines elektromechanischen Wandler angewendet, welches die Positionsrelation zwischen Magnetkopf und aufgezeichneter Spur in einer vorgegebenen Relation immer genau überwacht. Dabei ist der Magnetkopf mechanisch mit dem elektromechanischen Wandler verbunden, und der Wandler erhält ein elektrisches Signal, wenn sich aufgrund einer Positionsverschiebung zwischen Magnetkopf und Aufzeichnungsspur ein reproduziertes Signal ändert. Dabei wird die mechanische Verlagerung des Wandlers durch dieses elektrische Signal auf den Magnetkopf übertragen, und auf diese Weise wird letzterer immer genau auf die aufgezeichnete Spur positioniert. To increase the recording density of VTR devices (Video tape recording and playback devices) is one in recent times, the recorded track has striven to be so narrow to make as possible. With such a very narrow track the playback head must also be compared to the recorded one Be positioned very precisely. If you want this accuracy the position relation with purely mechanical means achieve on the device, then this becomes technically difficult or very expensive. Therefore, a process or use an electromechanical transducer, which the Positional relation between the magnetic head and the recorded one Always closely track in a given relation. The magnetic head is mechanical with the electromechanical Converter connected, and the converter receives an electrical one Signal when due to a position shift a reproduced between magnetic head and recording track Signal changes. The mechanical shift of the transducer through this electrical signal to the magnetic head transmitted, and in this way the latter becomes always positioned exactly on the recorded track.

Gewöhnlich wird in einem solchen VTR-Gerät als elektromechanischer Wandler ein piezoelektrischer bimorpher Wandler benutzt, der eine ferroelektrische Keramik enthält, welche aufgrund ihres piezoelektrischen Effektes eine mechanische Auslenkung erzeugt.Usually in such a VTR device is considered electromechanical Transducer a piezoelectric bimorph transducer used, which contains a ferroelectric ceramic, which a mechanical one due to its piezoelectric effect Deflection generated.

Ein solcher bekannter elektromechanischer Wandler ist in Fig. 1 der anliegenden Zeichnung dargestellt. Er enthält zwei ferroelektrische Keramikplatten 2, von denen jede auf beiden Hauptoberflächen mit einem Elektrodenpaar 1 beschichtet ist, und dazwischen ist eine Grundplatte 3 aus Metall angeordnet. Die ferroelektrische Keramikplatte 2 ist eine Ansammlung von feinen (kristallinen) Körnern, und diese Körner sind auf einige bevorzugte Bereiche aufgeteilt. Jedes der Körner zeichnet sich durch eine spontane Polarisationsrichtung aus. Folglich zeigt diese Keramik keine piezoelektrische Eigenschaft nach dem Sintern. Wenn man die Keramik jedoch einer Polungsbehandlung durch Anlegen einer Gleichspannung über eine gewisse Zeit hinweg aussetzt, dann wandelt sich die gemeinsame Richtung der spontanen Polarisationen der Bereiche in eine Richtung um, und die Keramik zeigt dann piezoelektrische Eigenschaften. Der in der Keramik erreichte Zustand mit zwangsweiser Ausrichtung der Polarisation ist im elektrischen Feld nicht immer stabil. Wird jedoch eine mechanische Spannung oder ein elektrisches Feld an die Keramik angelegt, so wird der oben angedeutete Zustand der Keramik verändert. Bei dem piezoelektrischen bimorphen Element zeigt sich damit bei Anlegen eines äußeren elektrischen Feldes eine von dessen Stärke abhängige große Auslenkung; die Empfindlichkeit ist hoch. Die Beziehung zwischen dem angelegten elektrischen Feld und der erreichten Auslenkung des Wandlers entspricht einer Hysteresis-Charakteristik, die in Fig. 2 dargestellt ist. Wenn das äußere elektrische Feld auf null zurückgeht, dann kehrt der bimorphe Wandler keineswegs in seine Ausgangsposition zurück, sondern behält eine Restauslenkung, in Fig. 2 durch die Strecken oder dargestellt.Such a known electromechanical transducer is shown in Fig. 1 of the accompanying drawing. It contains two ferroelectric ceramic plates 2 , each of which is coated with a pair of electrodes 1 on both main surfaces, and a metal base plate 3 is arranged between them. The ferroelectric ceramic plate 2 is a collection of fine (crystalline) grains, and these grains are divided into some preferred areas. Each of the grains is characterized by a spontaneous direction of polarization. Consequently, this ceramic shows no piezoelectric property after sintering. However, if the ceramic is subjected to a poling treatment by applying a DC voltage over a period of time, then the common direction of the spontaneous polarizations of the regions changes in one direction, and the ceramic then exhibits piezoelectric properties. The state of compulsory polarization alignment in ceramics is not always stable in the electric field. However, if a mechanical voltage or an electric field is applied to the ceramic, the state of the ceramic indicated above is changed. In the case of the piezoelectric bimorph element, a large deflection depending on its strength is thus shown when an external electric field is applied; the sensitivity is high. The relationship between the applied electric field and the deflection of the transducer achieved corresponds to a hysteresis characteristic, which is shown in FIG. 2. When the external electric field returns to zero, the bimorph transducer in no way returns to its starting position, but retains a residual deflection, shown in Fig. 2 by the lines or.

Bei einem VTR-Gerät, insbesondere bei solchen mit einer zwei Magnetköpfe umfassenden rotierenden Magnetkopfanordnung ist es erforderlich, daß beide Magnetköpfe gleiche Höhe haben, und an die Genauigkeit der Kopfhöhe werden bei kleiner Spurbreite große Anforderungen gestellt. Im allgemeinen ist der bimorphe Wandler so eingestellt, daß er sich beim Aufzeichnen eines Bildes in einem Ruhezustand befindet, damit ein Fehler in der Magnetkopfhöhe in zulässigen Grenzen bleibt. Der bimorphe Wandler muß im Ruhezustand immer eine konstante Position einnehmen.With a VTR device, especially those with a rotating magnetic head assembly comprising two magnetic heads it is necessary that both magnetic heads have the same height and the accuracy of the head height will be smaller Track width made great demands. Generally is the bimorph transducer is set so that it is when recording an image is in a hibernation state an error in the magnetic head height within permissible limits remains. The bimorph converter must always be one in the idle state Take a constant position.

Da der bekannte piezoelektrische bimorphe Wandler jedoch gemäß Fig. 2 nach Anlegen und Abschalten eines äußeren elektrischen Feldes eine Endstellung einnimmt, die von seiner Ausgangsstellung entfernt ist, wird es bei einem VTR-Gerät schwierig, den Fehler der Kopfhöhe in den zulässigen Grenzen zu halten. Die Rest-Auslenkung des bekannten Wandlers ist auf Eigenschaften der ferroelektrischen Keramik zurückzuführen, und die läßt sich grundsätzlich nicht vermeiden, auch wenn man den Fehlerbetrag je nach Zusammensetzung ändert. Diese Erscheinung ist ein großer Nachteil der bekannten bimorphen Wandler bei der Verwendung für VTR-Geräte. However, since the known piezoelectric bimorph transducer, as shown in FIG. 2, assumes an end position after the application and switching off of an external electric field, which is distant from its initial position, it becomes difficult for a VTR device to keep the head height error within the permissible limits. The residual deflection of the known transducer is due to the properties of the ferroelectric ceramic, and this cannot be avoided in principle, even if the amount of error is changed depending on the composition. This phenomenon is a major disadvantage of the known bimorph converters when used for VTR devices.

In der Literatur (Jaffe B.: Piezoelectric Ceramics, Academics Press London, New York, 1971) sowie in der GB-PS 11 45 371 sind paraelektrische bzw. anti-ferroelektrische Materialien erwähnt, die im Gegensatz zu ferroelektrischen Keramiken keine Hysterese aufweisen.In the literature (Jaffe B .: Piezoelectric Ceramics, Academics Press London, New York, 1971) and in GB-PS 11 45 371 are paraelectric or anti-ferroelectric Materials mentioned that are contrary to ferroelectric ceramics have no hysteresis.

In einem in "Elektronik" veröffentlichten Artikel (Heft 7, 1973, Seite 267 bis 268) werden der piezoelektrische Effekt und die Elektrostriktion sowie die Anwendungen dieser Effekte und insbesondere der keramischen piezoelektrischen Materialien beschrieben.In an article published in "Electronics" (Issue 7, 1973, pages 267 to 268) the piezoelectric effect and electrostriction as well as the applications these effects and especially the ceramic piezoelectric Materials described.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen elektromechanischen Wandler der eingangs genannten Art zu schaffen, der keinen Hystereseeffekt bzw. keine Restauslenkung nach Anlegen und Abschalten eines äußeren elektrischen Feldes zeigt. Based on this, the object of the invention is an electromechanical To create transducers of the type mentioned that none Hysteresis effect or no residual deflection after creating and switching off one external electric field shows.

Die erfindungsgemäße Lösung ist im Patentanspruch 1 enthalten, vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind den Unteransprüchen entnehmbar.The solution according to the invention is in claim 1 contain advantageous developments of the inventive concept can be found in the subclaims.

Ein wesentliches Merkmal der Erfindung liegt in der Verwendung eines geeigneten dielektrischen Keramikmaterials für die dielektrische Platte bzw. Platten.An essential feature of the invention lies in Use a suitable dielectric ceramic material for the dielectric plate or plates.

Nachstehend werden einige die Merkmale der Erfindung aufweisende Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf eine Zeichnung, die auch den Stand der Technik enthält, näher erläutert. Es zeigen:Below are some of the features of the invention having exemplary embodiments with reference to a Drawing, which also contains the prior art, closer explained. Show it:

Fig. 1 einen dem Stand der Technik entsprechenden elektromechanischen Wandler in Perspektiv- Darstellung; Fig. 1 a corresponding prior art electromechanical transducer in are perspective representation;

Fig. 2 eine graphische dargestellte Auslenkungscharakteristik des Wandlers in Abhängigkeit von einem angelegten elektrischen Feld, Fig. 2 is a graph deflection characteristic of the transducer in response to an applied electric field shown,

Fig. 3 und 4 je eine graphische Darstellung zur von einem elektrischen Feld abhängigen Polarisationscharakteristik eines antiferroelektrischen bzw. eines ferroelektrischen Substrates, FIGS. 3 and 4 each show a graphical representation dependent of an electric field polarization characteristic of an antiferroelectric or ferroelectric substrate,

Fig. 5, 6 und 7 Querschnittsdarstellungen mehrerer Ausführungsbeispiele für erfindungsgemäße elektromechanische Wandler, Fig. 5, 6 and 7 are cross-sectional views of several embodiments of the invention electromechanical transducer,

Fig. 8 eine graphische Darstellung der Temperaturcharakteristik einer im Rahmen der Erfindung verwendeten paraelektrischen Keramik, Fig. 8 is a graphical representation of the temperature characteristic of a paraelectric ceramic used in the invention,

Fig. 9 eine graphische Darstellung der Polarisation einer ähnlichen Keramik in Abhängigkeit von einem angelegten elektrischen Feld, Fig. 9 is a graph of polarization of a similar ceramic as a function of an applied electric field,

Fig. 10 eine graphische Darstellung der Dielektrizitätskonstante einer ähnlichen Keramik in Abhängigkeit von einem angelegten elektrischen Feld, Fig. 10 is a graph showing the dielectric constant of a similar ceramic as a function of an applied electric field,

Fig. 11 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen elektromechanischen Wandlers, Fig. 11 shows a further embodiment of an electromechanical transducer according to the invention,

Fig. 12 eine bei dem Wandler von Fig. 11 tatsächlich gemessene Auslenkungskurve in Abhängigkeit von einem angelegten elektrischen Feld, Fig. 12 a with the transducer of FIG. 11, actually measured deflection curve as a function of an applied electric field,

Fig. eine graphische Darstellung einer von einem elektrischen Feld abhängigen Polarisationscharakteristik eines im Rahmen der Erfindung verwendbaren antiferroelektrischen Keramikmaterials, 1 shows a graphical representation of a polarization characteristic of an antiferroelectric ceramic material that can be used in the context of the invention, depending on an electric field,

Fig. 14 eine bei dieser Keramik gemessene feldabhängige Auslenkungskurve, Fig. 14 as measured at these ceramic-field-dependent deflection curve,

Fig. 15 eine graphische Darstellung einer von einem elektrischen Feld abhängigen planaren Kopplungskonstante eines für die Erfindung geeigneten paraelektrischen Keramikmaterials, Fig. 15 is a graphical representation of a of an electric field dependent planar coupling constant of the invention suitable para-electric ceramic material,

Fig. 16 eine von einem elektrischen Feld abhängige gemessene planare Kopplungskonstante eines für die Erfindung verwendbaren antiferroelektrischen Materials, Fig. 16 is a dependent of an electric field measured planar coupling constant of a usable for the invention anti-ferroelectric material,

Fig. 17 eine Polarisationscharakteristik in Abhängigkeit von einem angelegten elektrischen Feld für ein dem Stand der Technik entsprechendes Keramikmaterial, Figure 17 shows a polarization characteristic as a function of an applied electric field corresponding to a prior art ceramic material.,

Fig. 18 eine Kennlinie einer ähnlichen dielektrischen Keramik in Abhängigkeit von einem angelegten elektrischen Feld, Fig. 18 is a characteristic curve of a similar dielectric ceramic in response to an applied electric field,

Fig. 19 einen Querschnitt durch einen dem Stand der Technik entsprechenden Wandler, und Fig. 19 is a cross-section corresponding with a prior art converter, and

Fig. 20 eine zu dem bekannten Wandler von Fig. 19 gehörige Kurve einer in Abhängigkeit von einer Außenlenkung gemessenen Spannung. Fig. 20 a to the known converter of Fig. 19 corresponding to a measured curve as a function of an outer steering voltage.

Während bei dem Stand der Technik entsprechenden elektromechanischen Wandlern der eingangs genannten Art eine ferroelektrische Keramik verwendet und deren piezoelektrischer Effekt ausgenutzt wird, kommt bei der vorliegenden Erfindung ein Keramikmaterial mit einer hohen Dielektrizitätskonstante, welche in einer paraelektrischen Phase oder einer antiferroelektrischen Phase auftritt, zur Anwendung, wobei dessen Verschiebung bzw. Auslenkung aufgrund des Elektrostriktions- Effekts ausgenutzt wird. Wenn im letzteren Falle ein an das Material angelegtes externes elektrisches Feld einen bestimmten Wert überschreitet, dann erfolgt ein Phasenübergang von der antiferroelektrischen Phase in eine ferroelektrische Phase. Gleichzeitig wird aufgrund der Ausbildungsrichtung der spontanen Polarisation die Auslenkung besonders groß.While in the prior art corresponding electromechanical Transducers of the type mentioned at the beginning ferroelectric ceramics used and their piezoelectric Effect is exploited, comes with the present Invention a ceramic material with a high dielectric constant, which are in a paraelectric phase or one antiferroelectric phase occurs for application, where its displacement or deflection due to the electrostriction Effect is exploited. If in the latter case an external electrical field applied to the material exceeds a certain value, then occurs Phase transition from the antiferroelectric phase to one ferroelectric phase. At the same time, due to the Training direction of spontaneous polarization the deflection extraordinary big.

Der Elektrostriktions-Effekt ist ein Phänomen, das zu einer Spannung führt, die dem Quadrat des elektrischen Feldes des gesamten Dielektrikums proportional ist. In einer paraelektrischen Phase ist diese Spannung dem Quadrat der Dielektrizitätskonstante proportional, wenn die Polarisation dem elektrischen Feld proportional ist. Folglich ist im Falle einer gewöhnlichen paraelektrischen Substanz der Elektrostriktions-Effekt sehr klein. Im Falle eines Dielektrikums dagegen, dessen (relative) Dielektrizitätskonstante mehr als einige Tausend beträgt, wie eine ferroelektrische Keramik in paraelektrischer Phase bei einer etwas über der Curie-Temperatur liegenden Temperatur, ist der Elektrostriktions-Effekt recht beachtlich. Zur praktischen Nutzanwendung ist ein Dielektrikum erwünscht, dessen Dielektrizitätskonstante bei Anwendungstemperatur über 3000 liegt.The electrostriction effect is a phenomenon that too of a voltage that is the square of the electric field of the entire dielectric is proportional. In a paraelectric Phase this voltage is the square of the dielectric constant proportional if the polarization is proportional to the electric field. Hence in Case of an ordinary paraelectric substance of Electrostriction effect very small. In the case of a dielectric on the other hand, its (relative) dielectric constant is more than a few thousand, like a ferroelectric Ceramics in the paraelectric phase with something temperature above the Curie temperature is the Electrostriction effect quite remarkable. For practical A dielectric whose dielectric constant is desired is desired for use at application temperature is over 3000.

Die Dielektrizitätskonstante, auf die in der vorliegenden Erfindung Bezug genommen wird, ist eigentlich eine relative Dielektrizitätskonstante, nämlich das Verhältnis zur Dielektrizitätskonstante Σ₀ im Vakuum, wird aber der Einfachheit halber als Dielektrizitätskonstante bezeichnet.The dielectric constant referred to in the present Invention referred to is actually a relative one Dielectric constant, namely the ratio to Dielectric constant Σ₀ in vacuum, but becomes simplicity referred to as the dielectric constant.

Die durch den Elektrostriktions-Effekt hervorgerufene Spannung läßt sich durch folgende Gleichung ausdrücken:The one caused by the electrostriction effect Voltage can be expressed by the following equation:

S _i = ΣQ _ÿ P _m P _n S _i = Σ Q _ÿ P _m P _n

Darin sind mit S die Spannung, mit P die dielektrische Polarisation und mit Q _ÿ ein Elektrostriktions-Koeffizient bezeichnet. S denotes the voltage, P the dielectric polarization and Q _ÿ an electrostriction coefficient.

Wenn somit die Polarisation P dem elektrischen Feld E proportional ist, dann tritt eine dem Quadrat der Dielektrizitätskonstante und dem elektrischen Feld proportionale Spannung auf. Thus, if the polarization P is proportional to the electric field E , a voltage will appear which is proportional to the square of the dielectric constant and the electric field.

In der vorstehenden Gleichung bestehen zwischen i, j, m und n folgende Beziehungen:In the above equation, i, j, m and n have the following relationships:

i = 1, . . ., 6
m, n = 1, 2, 3
j = 1, . . ., 6
und
j = m, n
1 = 11, 2 = 22, 3 = 33
4 = 23, 5 = 31, 6 = 12. i = 1,. . ., 6
m, n = 1, 2, 3
j = 1 ,. . ., 6
and
j = m, n
1 = 11, 2 = 22, 3 = 33
4 = 23, 5 = 31, 6 = 12.

Ein die Funktion eines elektromechanischen Wandlers wiedergebender elektromechanischer Kopplungsfaktor k errechnet sich aus nachstehender Gleichung, wobei mit U₁ der Betrag eines dem Wandler zugeführten elektrischen Eingangssignals, und mit U₂ ein mechanischer Ausgangswert bezeichnet ist, in den das Eingangssignal umgesetzt wird.A function of an electromechanical transducer reproducing electromechanical coupling factor k is calculated from the following equation, with U ₁ the amount of an electrical input signal supplied to the converter, and with U ₂ a mechanical output value is referred to, in which the input signal is converted.

In der Fachzeitschrift "Journal of the Institute of Electronics and Communication Engineers of Japan", May 1967, ist nachstehende Formel zur Berechnung des planaren Kopplungsfaktors k _p für die planaren Ausdehnungsschwingungen des Wandlers beschrieben, welcher häufig zur Funktionsanalyse des bei dem Wandler benutzten Materials verwendet wird: In the journal "Journal of the Institute of Electronics and Communication Engineers of Japan", May 1967, the following formula for calculating the planar coupling factor k _p for the planar expansion vibrations of the transducer is described, which is often used for the functional analysis of the material used in the transducer :

worin f _r die Resonanzfrequenz und f _a die Anti-Resonanzfrequenz, die man durch Experiment ermitteln kann, ist.where f _{r is} the resonance frequency and f _{a is} the anti-resonance frequency, which can be determined by experiment.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung soll ein elektromechanischer Wandler eine Charakteristik haben, bei der, wenn ein elektrisches Feld an den Wandler angelegt wird und danach auf null reduziert wird, die Rest-Polarisation nur sehr klein oder im wesentlichen zu null wird: Der Ausdruck, daß der Wandler sich in der "paraelektrischen Phase oder anti-ferroelektrischen Phase" befindet, d. h., daß die Rest-Polarisation sehr klein oder gleich null wird, wenn ein dem Wandler zugeführtes äußeres elektrisches Feld auf null reduziert wird, bedeutet, daß ein kleiner planarer Kopplungsfaktor k _p vorliegt.In the context of the present invention, an electromechanical transducer is intended to have a characteristic in which, when an electric field is applied to the transducer and then reduced to zero, the residual polarization only becomes very small or essentially zero: the expression that the transducer is in the "paraelectric or anti-ferroelectric phase", that is, if the external electric field applied to the transducer is reduced to zero, the residual polarization becomes very small or equal to zero means a small planar coupling factor k _p is present.

Ein für die Erfindung geeignetes Material muß eine solche Charakteristik aufweisen, daß beim Anlegen eines externen elektrischen Feldes und anschließendes Absenken des Feldes auf null auch der Kopplungsfaktor k _p sehr klein oder gleich null wird.A material suitable for the invention must have such a characteristic that when an external electric field is applied and the field is subsequently reduced to zero, the coupling factor k _p also becomes very small or equal to zero.

Als Beispiele für dielektrische Keramikmaterialien, die bei Raumtemperatur in paraelektrischer Phase vorliegen, können folgende Keramikmaterialien genannt werden:As examples of dielectric ceramic materials, which are in the paraelectric phase at room temperature, the following ceramic materials can be named:

Als transparente ferroelekrische Keramik ist die dielektrische Keramik Pb ZrO₃ (Bleizirconat-Keramik) bekannt, sie befindet sich bei Raumtemperatur in einer anti-ferroelektrischen Phase. Ferner weiß man, daß PLZT (PB₁_-ALa_A (Zr_xTi_y)₁_- O₃, auch als Blei-Lantahn-Zirconat-Titanat- Keramik bezeichnet, worin (X+y=1) ist, für einen bestimmten Zusammensetzungsbereich als dielektrische Keramik mit anti-ferroelektrischer Phase bei Raumtemperatur vorliegt. Mißt man die Hysteresis des elektrischen Feldes (E) in bezug auf die Polarisation (P) bei anti-ferroelektrischer Phase, dann zeigt sich eine sogenannte propellerförmige Doppelhysteresisschleife, (siehe Fig. 3). Sie wird verursacht durch den Übergang aus einer anti-ferroelektrischen Phase in die ferroelektrische Phase und tritt ein, wenn ein starkes elektrisches Feld an das Dielektrikum angelegt wird:As a transparent ferroelectric ceramic, the dielectric ceramic Pb ZrO₃ (lead zirconate ceramic) is known, it is in an anti-ferroelectric phase at room temperature. Further, it is known that PLZT (PB₁ _{- A} La _A (Zr _x Ti _y) ₁ _- O₃, also referred to as lead-Lantahn zirconate titanate ceramics, wherein (X + y = 1), as for a specific composition range dielectric ceramic with anti-ferroelectric phase at room temperature If one measures the hysteresis of the electric field (E) with respect to the polarization (P) in the case of anti-ferroelectric phase, a so-called propeller-shaped double hysteresis loop is shown (see FIG. 3). It is caused by the transition from an anti-ferroelectric phase to the ferroelectric phase and occurs when a strong electric field is applied to the dielectric:

In Fig. 4 ist im Vergleich dazu die E/P-Hysteresisschleife einer gewöhnlichen ferroelektrischen Keramik aufgetragen. Vergleicht man die Charakteristik von Fig. 3 mit der von Fig. 4, dann fällt auf, daß das anti-ferroelektrische Material bei einer angelegten äußeren Spannung vom Wert null in die anti-ferroelektrische Phase ohne Rest-Polarisation zurückkehrt, im Gegensatz zu einem gewöhnlichen ferroelektrischen Material.In comparison, the E / P hysteresis loop of a conventional ferroelectric ceramic is plotted in FIG. 4. Comparing the characteristic of Fig. 3 with that of Fig. 4, it is noticeable that the anti-ferroelectric material returns to the anti-ferroelectric phase with no residual polarization with an applied external voltage of zero, as opposed to an ordinary one ferroelectric material.

Nachstehend werden erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Fig. 5 bis 7 erläutert.Exemplary embodiments according to the invention are explained below in connection with FIGS. 5 to 7.

Der in Fig. 5 dargestellte erfindungsgemäße elektromechanische Wandler 10 enthält eine paraelektrische Keramikplatte oder anti-ferroelektrische Keramikplatte 11, die sich im Gebrauchstemperaturbereich des Wandlers 10 in paraelektrischer Phase oder in antiferroelektrischer Phase befindet und deren elektromechanischer Planar-Kopplungsfaktor k _p kleiner als 1% ist, wenn der piezoelektrische Effekt gleich null oder sehr klein ist, nachdem das angelegte äußere elektrische Feld E auf null abgesenkt worden ist. Die beiden Hauptoberflächen der Keramikplatte 11 sind durch Aufdampfen, Lackieren od.dgl. mit als Elektroden dienenden elektrisch leitfähigen Schichten 12 a bzw. 12 b beschichtet. Bei der Ausführung von Fig. 5 ist eine beispielsweise aus Metall bestehende Grundplatte 13 auf die eine Elektrode, beispielsweise auf die leitfähige Schicht bzw. Elektrode 12 b, so aufkontaktiert, daß eine elektrische Verbindung besteht.The electromechanical transducer 10 according to the invention shown in FIG. 5 contains a paraelectric ceramic plate or anti-ferroelectric ceramic plate 11 which is in the paraelectric phase or in the antiferroelectric phase in the operating temperature range of the transducer 10 and whose electromechanical planar coupling factor k _{p is} less than 1%, if the piezoelectric effect is zero or very small after the applied external electric field E has been reduced to zero. The two main surfaces of the ceramic plate 11 are by vapor deposition, painting or the like. coated with electrically conductive layers 12 a and 12 b serving as electrodes. In the embodiment of FIG. 5, a base plate 13 made , for example, of metal is contacted onto the one electrode, for example onto the conductive layer or electrode 12 b, in such a way that an electrical connection exists.

Wird der so ausgebildete elektromechanische Wandler 10 an seinem einen Ende eingespannt und zwischen der Metall- Grundplatte 13 und der gegenüberliegenden Elektrode 12 a gemäß Fig. 5 mit einer Spannung V beaufschlagt, dann schrumpft in Abhängigkeit von der Größe der Spannung V die Keramikplatte 11, und das freie Ende des Wandlers 10 wird in Fig. 5 in Pfeilrichtung a ausgelenkt.If the electromechanical transducer 10 designed in this way is clamped at one end and a voltage V is applied between the metal base plate 13 and the opposite electrode 12 a according to FIG. 5, then the ceramic plate 11 and 11 shrink depending on the magnitude of the voltage V. the free end of the transducer 10 is deflected in the direction of arrow a in FIG. 5.

Bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 5 ist die Metall- Grundplatte 13 auf die Keramikplatte 11 auflaminiert. Im Gegensatz dazu ist bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 6 die Möglichkeit dargestellt, daß eine andere Keramikplatte 11, welche der anderen Keramikplatte 11 in Zusammensetzung und im thermischen Ausdehnungskoeffizienten ganz genau oder im wesentlichen gleicht, auf die freie Oberfläche der Grundplatte 13 des Wandlers 10 aufkontaktiert ist.In the embodiment of FIG. 5, the metal base plate is laminated on the ceramic plate 11 13. In contrast, in the embodiment of FIG. 6, the possibility is shown that another ceramic plate 11 , which is exactly or essentially identical in composition and in the coefficient of thermal expansion to the other ceramic plate 11, contacts the free surface of the base plate 13 of the transducer 10 is.

Wird bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 6 die Spannung V zwischen der Metall-Grundplatte 13 und der Elektrode 12 a der einen Keramikplatte 11 angelegt, dann verlagert sich das freie Ende des Wandlers 10 in Pfeilrichtung a von Fig. 6. If the voltage V is applied between the metal base plate 13 and the electrode 12 a of the one ceramic plate 11 in the embodiment of FIG. 6, then the free end of the transducer 10 shifts in the direction of arrow a of FIG. 6.

Da der Wandler 10 von Fig. 6 in bezug auf die Metall-Grundplatte 13 für die thermische Expansion symmetrisch ist, kann es bei dieser Ausführung keine Auslenkung bzw. Durchbiegung des Wandlers 10 aufgrund einer Erwärmung geben.Since the transducer 10 of FIG. 6 is symmetrical with respect to the metal base plate 13 for the thermal expansion, there can be no deflection or deflection of the transducer 10 due to heating in this embodiment.

Auch wenn man die Polarität der an die Keramikplatte 11 angelegten Spannung umkehrt, findet die gleiche Deformation bzw. Schrumpfung der Keramikplatte statt. Daher werden die in Fig. 5 und 6 dargestellten Wandler 10 auch bei Umkehr der angelegten Spannung V die gleiche Auslenkung a erleiden.Even if the polarity of the voltage applied to the ceramic plate 11 is reversed, the same deformation or shrinkage of the ceramic plate takes place. Therefore, the transducers 10 shown in FIGS. 5 and 6 will suffer the same deflection a even when the applied voltage V is reversed.

Bei dem in Fig. 7 dargestellten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel hat der Wandler 10 im wesentlichen den gleichen Aufbau wie der von Fig. 6, aber die Spannung wird in anderer Weise zugeführt. Ein Anschluß einer Signalquelle S ist direkt mit der Metall-Grundplatte 13, und der andere Anschluß der Signalquelle S über entgegengesetzt gepolte Dioden d₁ bzw. d₂ mit den Elektroden 12 a, 12 a der beiden Keramikplatten 11, 11 verbunden.In the embodiment of the invention shown in FIG. 7, the converter 10 has essentially the same structure as that of FIG. 6, but the voltage is supplied in a different way. A connection of a signal source S is directly connected to the metal base plate 13 , and the other connection of the signal source S is connected via diodes d 1 and d 2 with opposite polarity to the electrodes 12 a, 12 a of the two ceramic plates 11, 11 .

Wenn das von der Signalquelle S ausgehende Signal seine Polarität ändert, so wird dementsprechend das freie Ende des Wandlers 10 entweder in Pfeilrichtung a oder entgegengesetzt in Pfeilrichtung b ausgelenkt, je nach der Polarität der gerade zugeführten Spannung.If the signal emanating from the signal source S changes its polarity, the free end of the converter 10 is accordingly deflected either in the direction of arrow a or in the opposite direction in arrow direction b , depending on the polarity of the voltage currently being supplied.

Nachstehend wird die Zusammensetzung des Materials usw. der erfindungsgemäßen Keramikplatte 11 beschrieben. The composition of the material, etc., of the ceramic plate 11 of the present invention will now be described.

Example 1

Zwei Keramikplatten 11 aus Keramikmaterial Pb(Mg)O₃ haben eine Länge von 27 mm, eine Breite von 5 mm und eine Dicke von 250 µm.Two ceramic plates 11 made of ceramic material Pb (Mg) O₃ have a length of 27 mm, a width of 5 mm and a thickness of 250 microns.

Fig. 8 zeigt die Abhängigkeit der Dielektrizitätskonstante des Keramikmaterials Pb(Mg)O₃ von der Temperatur. Die Curie-Temperatur des Keramikmaterials liegt in der Nähe von -10°C. Folglich befindet sich die Keramik bei Raumtemperatur in paraelektrischer Phase, und die Dielektrizitätskonstante beträgt etwa 10 000. Die Hysteresis der Keramik zwischen der Polarisation P und dem elektrischen Feld E ist in Fig. 9 graphisch dargestellt. Wie ersichtlich, ist die Hysteresis dieses Keramikmaterials Pb(Mg)O₃ sehr klein. Wie sich ferner aus Fig. 10 erkennen läßt, ist auch die Hysteresis der Dielektrizitätskonstante sehr klein. Fig. 8 shows the dependence of the dielectric constant of the ceramic material Pb (Mg) O₃ on the temperature. The ceramic's Curie temperature is close to -10 ° C. Consequently, the ceramic is in the paraelectric phase at room temperature and the dielectric constant is approximately 10,000. The hysteresis of the ceramic between the polarization P and the electric field E is shown graphically in FIG. 9. As can be seen, the hysteresis of this ceramic material Pb (Mg) O₃ is very small. As can also be seen from FIG. 10, the hysteresis of the dielectric constant is also very small.

Dann werden die beiden Hauptoberflächen der Keramikplatte 11 durch Aufdampfen von Gold mit den Elektroden 12 a und 12 b belegt. Zwei Keramikplatten 11 mit ihren Elektroden 12 a und 12 b sind in der Weise auf eine 100 µm dicke Metallplatte 13 aus Phosphorbronze aufkontaktiert, daß der in Fig. 11 dargestellte bimorphe (Zweielement-)Wandler 10 entsteht. Der bimorphe Wandler 10 ist an einem Ende eingespannt. Im vorliegenden Falle ist die bewegliche oder schwingfähige Länge des Wandlers 10 auf 18 mm bemessen. Über einen Schalter 15 ist eine Spannungsquelle 14 an den Wandler 10 angeschlossen. In Fig. 12 ist die spannungsabhängige Auslenkung des freien Endes des Wandlers 10 bei umgekehrter Polarität der Spannungsquelle graphisch aufgetragen. Unter einem angelegten elektrischen Feld von 12 kV/cm beträgt die Auslenkung des Wandlers 10 etwa genau 30 µm, und die Rest-Auslenkung ist kleiner als 1 µm. Da die maximale Auslenkungsstrecke des erfindungsgemäßen Wandlers 73 µm beträgt, liegt das Verhältnis der Restauslenkung zur Maximalauslenkung etwa bei 1,4%. Dieser Wert ist um etwa eine Größenordnung kleiner als bei dem bekannten, aus ferroelektrischer Keramik hergestellten bimorphen Wandler. Der planare Kopplungsfaktor k _p der in diesem Beispiel 1 verwendeten Keramik ist null (k _p=0), wenn das anliegende elektrische Feld E gleich null ist.Then the two main surfaces of the ceramic plate 11 are coated with the electrodes 12 a and 12 b by vapor deposition of gold. Two ceramic plates 11 with their electrodes 12 a and 12 b are contacted in such a way on a 100 μm thick metal plate 13 made of phosphor bronze that the bimorph (two-element) converter 10 shown in FIG. 11 is formed. The bimorph transducer 10 is clamped at one end. In the present case, the movable or oscillatable length of the transducer 10 is 18 mm. A voltage source 14 is connected to the converter 10 via a switch 15 . In Fig. 12, the voltage-dependent deflection of the free end of the transducer 10 is plotted in reverse polarity of the voltage source. Under an applied electric field of 12 kV / cm, the deflection of the transducer 10 is approximately exactly 30 µm, and the remaining deflection is less than 1 µm. Since the maximum deflection distance of the transducer according to the invention is 73 μm, the ratio of the residual deflection to the maximum deflection is approximately 1.4%. This value is about an order of magnitude smaller than in the known bimorph converter made of ferroelectric ceramic. The planar coupling factor k _{p of} the ceramic used in this example 1 is zero (k _p = 0) when the applied electric field E is zero.

Example 2

Ein Pb_0,9La_0,1(Zr_0,65Ti_0,35)_0,975O₃-Keramikmaterial wird auf herkömmliche Weise gesintert und dann zu zwei Keramikplatten 11 verarbeitet, die beide 25 mm lang, 5 mm breit und 250 µm dick sind, und durch Aufdampfen von Gold auf die Hauptoberflächen der beiden Keramikplatten 11 werden Elektroden 12 a und 12 b hergestellt.A Pb _0.9 La _0.1 (Zr _0.65 Ti _0.35 ) _0.975 O₃ ceramic material is sintered in a conventional manner and then processed into two ceramic plates 11 , both 25 mm long, 5 mm wide and 250 microns thick , and by vapor deposition of gold on the main surfaces of the two ceramic plates 11 , electrodes 12 a and 12 b are produced.

Fig. 13 zeigt die Charakteristik der von einem elektrischen Feld (E) abhängigen Polarisation (P) für eine PB_0,9La_0,1(Zr_0,65Ti_0,35)_0,975O₃-Keramik. Daraus läßt sich ersehen, daß die Hysteresisschleife sehr klein ist und eine sogenannte Doppelhysteresis zeigt, obwohl die dielektrische Polarisation bei einem elektrischen Feld der Größe null sehr klein ist. Fig. 13 shows the characteristic of an electric field (E) dependent polarization (P) for a PB _0.9 La _0.1 (Zr _0.65 Ti _0.35 ) _0.975 O₃ ceramic. It can be seen from this that the hysteresis loop is very small and shows a so-called double hysteresis, although the dielectric polarization is very small in the case of an electric field of zero size.

Die zuvor erwähnten beiden Keramikplatten 11 werden auf eine 100 µm dicke Grundplatte 13 aus Phosphorbronze aufkontaktiert, um den in Fig. 11 dargestellten Wandler 10 von bimorpher Struktur auszubilden. Dieser bimorphe Wandler 10 ist an einem Ende so eingespannt, daß er eine bewegliche freie Länge von 18 mm behält, und gemäß Fig. 11 ist die bereits erwähnte Spannungsquelle 14 über den Schalter 15 angeschlossen.The aforementioned two ceramic plates 11 are contacted on a 100 μm thick base plate 13 made of phosphor bronze in order to form the converter 10 shown in FIG. 11 with a bimorph structure. This bimorph transducer 10 is clamped at one end in such a way that it maintains a movable free length of 18 mm, and, as shown in FIG. 11, the voltage source 14 already mentioned is connected via the switch 15 .

In Fig. 14 ist die gemessene Auslenkung des Wandlers 10 bei angelegter Spannung mit wechselnder Polarität graphisch aufgetragen. Wie man sieht, ist die maximale Auslenkungsamplitude etwa ±45 µm, und die Restauslenkung etwa ±1 µm, was ein sehr kleiner Wert im Vergleich zu herkömmlichen bimorphen Wandlern aus ferroelektrischer Keramik ist.In Fig. 14, the measured deflection of the transducer 10 is plotted when voltage is applied with alternating polarity. As can be seen, the maximum deflection amplitude is approximately ± 45 µm, and the residual deflection is approximately ± 1 µm, which is a very small value compared to conventional bimorph transducers made of ferroelectric ceramics.

Mißt man bei den beiden Beispielen 1 und 2 den planaren Kopplungsfaktor k _p, dann ist dieser gleich null (k _p=0) bei einem elektrischen Feld E mit dem Wert null. Diese Messung wird auf folgende Weise durchgeführt: Die Keramikmaterialien der Beispiele 1 und 2 werden zu einer Scheibe von 12,5 mm Durchmesser und 0,79 mm Dicke verarbeitet und auf beiden Hauptoberflächen mit Ag-Elektroden beschichtet. Dann wird nach IRE (IEE)-Norm bei Raumtemperatur durch ein Übertragungsverfahren der Keramikscheibe eine Gleichspannung als Vorspannung zugeführt und der elektromechanische Kopplungsfaktor k _p der Keramikscheibe für Breitenschwingung gemessen. Das Ergebnis war in diesem Falle für die Keramik von Beispiel 1 ein k _p-Wert von 7,5% bei einem vorgegebenen elektrischen Feld von 10 kV/cm; es zeigte sich der Wert 0, wenn das vorgelegte elektrische Feld ebenfalls auf null gebracht war, (siehe Fig. 15). Bei der Keramik von Beispiel 2 lag gemäß Fig. 16 der k _p-Wert bei 17% für ein elektrisches Feld von 10 kV/cm, jedoch bei 0 für ein elektrisches Feld vom Wert null.If one measures the planar coupling factor k _p in the two examples 1 and 2, then this is zero (k _p = 0) for an electric field E with the value zero. This measurement is carried out in the following way: The ceramic materials of Examples 1 and 2 are processed into a disk 12.5 mm in diameter and 0.79 mm thick and coated with Ag electrodes on both main surfaces. Then, according to the IRE (IEE) standard, a direct voltage is applied as a bias voltage to the ceramic disk at room temperature by means of a transmission method, and the electromechanical coupling factor k _{p of} the ceramic disk is measured for width oscillation. The result in this case was a k _p value of 7.5% for a given electric field of 10 kV / cm for the ceramic of Example 1; the value 0 appeared when the electric field presented was also brought to zero (see FIG. 15). When the ceramic of Example 2 of k _p value was shown in Fig. 16 at 17% for an electric field of 10 kV / cm, but at 0 zero electric field from the value.

Im Raumtemperaturbereich erhält man unmöglich eine vergleichbare piezoelektrische Charakteristik, wenn man eine ferroelektrische Keramik, etwa gewöhnliches BaTiO₃ oder Pb(Zr Ti)O₃ verwendet. It is impossible to get one in the room temperature range comparable piezoelectric characteristic if you have a ferroelectric ceramics, such as ordinary BaTiO₃ or Pb (Zr Ti) O₃ used.

Um die wesentlichen Merkmale der Erfindung besser herauszustellen, wird nachstehend zum Vergleich ein bimorpher Wandler beschrieben, bei dem herkömmliche ferroelektrische Keramik verwendet wird.To better understand the essential features of the invention to highlight, is a bimorph below for comparison Transducer described in the conventional ferroelectric Ceramic is used.

Comparative Example 1

Es wird als ferroelektrisches Keramikmaterial ein Pb(Zr, Ti)O₃-System mit einer Dielektrizitätskonstante von 6300, einem piezoelektrischen Koeffizienten d₃₁ (d₃₁=330 × 10¹²C/N) von 330 × 10¹²C/N und einer Curie-Temperatur von 140°C vorgelegt. Die Hysteresiskennlinie der Polarisation (P), aufgetragen über dem elektrischen Feld (E) ist in Fig. 17 graphisch dargestellt. Auch die Beziehung zwischen der Dielektrizitätskonstante des Keramikmaterials gegenüber der angelegten Spannung zeigt Hystereseeigenschaft, (siehe Fig. 18), die auf Änderungen in der Bereichsstruktur zurückzuführen ist. Dieses bekannte Keramikmaterial wird zu einer Keramikplatte 21 mit einer Länge von 26 mm, einer Breite von 4 mm und einer Dicke von 250 µm verarbeitet, und dann wird zur Bildung von Elektroden 22 Gold auf beide Hauptoberflächen aufgedampft. Dann werden die beiden Keramikplatten 21 mit ihren Elektroden 22 auf eine zwischengelegte Bronzeplatte 23 aufkontaktiert, so daß der in Fig. 19 dargestellte bimorphe Wandler entsteht. Dieses bimorphe Gebilde wird an einem Ende eingespannt, so daß ein schwenkfähiger Teil von 18 mm Länge verbleibt, und dann wird gem. Fig. 19 die Spannung V angelegt. Das Verhältnis der Auslenkung des freien Endes des bimorphen Gebildes und dem angelegten elektrischen Feld wurde gemessen; das Ergebnis ist in Fig. 20 graphisch aufgetragen. Wie man sieht, ist die Hysteresis sehr groß. In diesem Fall steht eine Restauslenkung von etwa 13 µm einer Schwingungsamplitude von 104 µm gegenüber, das Verhältnis zwischen beiden ist 12,5%.It is used as a ferroelectric ceramic material, a Pb (Zr, Ti) O₃ system with a dielectric constant of 6300, a piezoelectric coefficient d ₃₁ (d ₃₁ = 330 × 10¹²C / N) of 330 × 10¹²C / N and a Curie temperature of 140 ° C submitted. The hysteresis characteristic of the polarization (P), plotted against the electric field (E), is shown graphically in FIG. 17. Also the relationship between the dielectric constant of the ceramic material versus the applied voltage shows hysteresis property (see Fig. 18) which is due to changes in the area structure. This known ceramic material is processed into a ceramic plate 21 having a length of 26 mm, a width of 4 mm and a thickness of 250 μm, and then gold is vapor-deposited on both main surfaces to form electrodes 22 . Then the two ceramic plates 21 are contacted with their electrodes 22 on an interposed bronze plate 23 , so that the bimorph transducer shown in FIG. 19 is produced. This bimorphic structure is clamped at one end, so that a pivotable part of 18 mm in length remains, and then according to. Fig., The voltage V applied 19th The ratio of the deflection of the free end of the bimorph and the applied electric field was measured; the result is plotted in FIG. 20. As you can see, the hysteresis is very large. In this case, there is a residual deflection of approximately 13 µm with an oscillation amplitude of 104 µm, the ratio between the two is 12.5%.

Wie bereits erwähnt, läßt sich bei einem dem Stand der Technik entsprechenden piezoelektrischen bimorphen elektromechanischen Wandler, bei dem ferroelektrische Keramik verwendet ist, im Betrieb als bimorphes Gebilde eine Veränderung der Bereichsstruktur in Abhängigkeit von dem elektrischen Feld nicht vermeiden, und dadurch kommt es zu der relativ hohen Restspannung bzw. Restauslenkung (siehe Fig. 20).As already mentioned, in a prior art piezoelectric bimorph electromechanical transducer using ferroelectric ceramics, a change in the area structure depending on the electric field cannot be avoided when operating as a bimorph, and this leads to the relative occurrence high residual voltage or residual deflection (see Fig. 20).

Wenn dagegen erfindungsgemäß für den elektromechanischen Wandler eine Keramik verwendet wird, die bei Raumtemperatur paraelektrische Phase oder anti-ferroelektrische Phase zeigt, so läßt sich eine Restspannung aufgrund einer Bereichsstruktur vermeiden.If, however, according to the invention for the electromechanical A ceramic converter is used at room temperature paraelectric phase or anti-ferroelectric Shows phase, so a residual voltage due to a Avoid area structure.

Bei erfindungsgemäßer Verwendung von Keramik in paraelektrischer Phase oder anti-ferroelektrischer Phase ist die Auslenkung klein und die Empfindlichkeit gering, im Vergleich zur Anwendung von ferroelektrischer Keramik. Dennoch ist der Auslenkungsbetrag bei der erfindungsgemäßen Keramik genügend groß für Anwendungen wie beispielsweise zur Positionskontrolle von Magnetköpfen in VTR-(Videomagnetband)Geräten.When using ceramic according to the invention in paraelectric Phase or anti-ferroelectric phase is the Small deflection and low sensitivity, in comparison for the application of ferroelectric ceramics. Nevertheless, that is Amount of deflection in the ceramic according to the invention is sufficient great for applications such as position control of magnetic heads in VTR (video magnetic tape) devices.

Claims

1. Electromechanical transducer with a plate made of a dielectric ceramic material, the opposite main surfaces of which are substantially completely covered by electrodes applied thereon and which is at room temperature in a paraelectric phase or an antiferroelectric phase, one on one of the main surfaces of the dielectric plate fixed base plate, and means for supplying a voltage to the two electrodes to form a field perpendicular to the main surfaces, characterized in that the dielectric ceramic material has a dielectric constant, the value of which is not less than 3000 at room temperature, and that the planar Coupling factor (k _p ) does not exceed the value of 0.01.

2. Converter according to claim 1, characterized in that the dielectric ceramic material optionally has the following ceramic materials:
Pb (Mg _1/3 Nb _2/3 ) O₃ or Pb (Ni _1/3 Nb _2/3 ) O₃ or Pb (Co _1/3 Ta _2/3 ) O₃.

3. Converter according to claim 1, characterized in that the dielectric ceramic material comprises the following ceramic material:
Pb _0.9 La _0.1 (Zr _0.65 Ti _0.35 ) _0.975 O₃.