JPH09148647A - Polarizing method and polarizing equipment of piezoelectric element - Google Patents
Polarizing method and polarizing equipment of piezoelectric elementInfo
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Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は圧電体の分極方法及
び分極装置に関する。本発明は例えば、PbZrO3 P
bTiO3 を主要成分とするPZT系等の圧電体を分極
する際に利用できるが、これだけに限定されず広く圧電
体一般に適用できる。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a piezoelectric body polarization method and polarization device. The present invention includes, for example, PbZrO 3 P
It can be used to polarize a PZT-based piezoelectric body containing bTiO 3 as a main component, but is not limited to this and can be widely applied to piezoelectric bodies in general.
【0002】[0002]
【従来の技術】圧電体は、所要の圧電特性を得るには分
極する必要がある。分極にあたり、図7に示す様に、直
流の電圧を印加し得る電源100と圧電体200とを電
気的に接続し、直流の電圧を圧電体200に印加する技
術が採用されている。しかしこの技術によれば、圧電体
200を1個1個分極するものであり、生産性の面で充
分ではない。2. Description of the Related Art Piezoelectric materials must be polarized in order to obtain the required piezoelectric characteristics. For polarization, as shown in FIG. 7, a technique of electrically connecting a power supply 100 capable of applying a DC voltage and the piezoelectric body 200 and applying a DC voltage to the piezoelectric body 200 is adopted. However, according to this technique, the piezoelectric bodies 200 are polarized one by one, which is not sufficient in terms of productivity.
【0003】また従来より、特開平6−77550号公
報には、円盤状の圧電体の一面に半リング状の分割電極
膜を形成すると共に圧電体の他面にリング状の全面電極
膜を形成し、一面と他面とを互いに違いに積層し、積層
方向において分割電極膜同士を導電させると共に、各全
面電極膜同士を導電させた状態で、分極を行う技術が開
示されている。Conventionally, in Japanese Unexamined Patent Publication No. 6-77550, a half-ring split electrode film is formed on one surface of a disk-shaped piezoelectric body, and a ring-shaped full-area electrode film is formed on the other surface of the piezoelectric body. However, there is disclosed a technique in which one surface and the other surface are laminated differently from each other, and the divided electrode films are made conductive in the stacking direction, and the polarization is performed in a state where the entire surface electrode films are made conductive.
【0004】更に従来より、図8に示す様に、複数個の
圧電体200を電源100に電気的に並列に接続し、直
流の電圧を各圧電体200に印加する技術が開発されて
いる。この方法によれば、複数個の圧電体200をまと
めて同時に分極できる。Further, conventionally, as shown in FIG. 8, a technique has been developed in which a plurality of piezoelectric bodies 200 are electrically connected in parallel to a power source 100 and a DC voltage is applied to each piezoelectric body 200. According to this method, a plurality of piezoelectric bodies 200 can be collectively polarized at the same time.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら図8に示
す様に複数個の圧電体200を電源100に電気的に並
列に接続して分極する分極技術によれば、圧電体200
に絶縁破壊が発生し易く、分極の歩留りが充分ではな
い。その理由は、1個の圧電体200に絶縁破壊が生じ
た場合には、他の圧電体200にも絶縁破壊が誘発され
易いためである。However, as shown in FIG. 8, according to the polarization technique in which a plurality of piezoelectric bodies 200 are electrically connected in parallel to the power source 100 to polarize, the piezoelectric bodies 200 can be formed.
Dielectric breakdown easily occurs, and the polarization yield is not sufficient. The reason is that when dielectric breakdown occurs in one piezoelectric body 200, dielectric breakdown is easily induced in the other piezoelectric bodies 200.
【0006】他の圧電体にも絶縁破壊が誘発される理由
は、ある圧電体に絶縁破壊つまり短絡が生じると、絶縁
破壊した圧電体に瞬時に大きな電流が流れて電圧が低下
する。その電圧がある値以下になると、短絡した圧電体
が再度絶縁状態となり、その瞬間に他の圧電体の電圧が
急激に上昇して破壊電圧を越え、これにより他の圧電体
に絶縁破壊が誘発されるためと考えられる。圧電体10
0は誘電材料でもあり、電荷を帯電するからである。The reason why the dielectric breakdown is induced in other piezoelectric bodies is that when a dielectric breakdown, that is, a short circuit occurs in a certain piezoelectric body, a large current instantaneously flows through the dielectric breakdown body and the voltage drops. When the voltage drops below a certain value, the short-circuited piezoelectric body becomes insulating again, and at that moment, the voltage of the other piezoelectric body rises sharply and exceeds the breakdown voltage, causing dielectric breakdown in the other piezoelectric body. It is considered that it is done. Piezoelectric body 10
This is because 0 is also a dielectric material and is electrically charged.
【0007】また上記した急激な電圧変化に基づく圧電
体の伸縮に起因して、残りの圧電体が絶縁破壊に至ると
も考えられる。なお図9は絶縁破壊が生じた場合におい
てオシロスコープで観察された圧電体の端子電圧の波形
を模式的に示すものであり、ピークPaは短絡を示し、
トリガーパルス的なピークPbは急激な電圧増加を示
す。It is also conceivable that the rest of the piezoelectric bodies may cause dielectric breakdown due to the expansion and contraction of the piezoelectric bodies due to the abrupt voltage change described above. Note that FIG. 9 schematically shows the waveform of the terminal voltage of the piezoelectric body observed with an oscilloscope when dielectric breakdown occurs, and the peak Pa indicates a short circuit,
The trigger pulse-like peak Pb shows a rapid voltage increase.
【0008】上記した分極方法によれば、圧電体の絶縁
破壊が誘発され易く、分極の歩留りが必ずしも充分では
ないといった問題がある。本発明は上記した問題に鑑み
なされたものであり、電流の瞬時の流れを抑制する抑制
手段を用いることにより、他の圧電体に絶縁破壊が誘発
されることを低減、回避するのに有利であり、分極の歩
留りを向上するのに有利な圧電体の分極方法及び分極装
置を提供することを課題とする。According to the above-mentioned polarization method, there is a problem that dielectric breakdown of the piezoelectric body is likely to be induced and the polarization yield is not always sufficient. The present invention has been made in view of the above problems, and by using the suppressing means for suppressing the instantaneous flow of current, it is advantageous to reduce or avoid the induction of dielectric breakdown in other piezoelectric bodies. Therefore, it is an object of the present invention to provide a piezoelectric body polarization method and polarization device which are advantageous in improving the polarization yield.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明者は圧電体の分極
について鋭意開発を進め、そして、直流の電圧を印加す
る電源に複数個の圧電体を電気的に並列に接続し、直流
の電圧を各圧電体に印加して分極するに際して、電源と
圧電体との間に、電流の瞬時の流れを抑制する抑制手段
を設ければ、絶縁破壊が他の圧電体に誘発されることを
低減、回避でき、これにより分極の歩留りが向上するこ
とを知見し、試験で確認し、本発明方法及び本発明装置
を開発したものである。The inventor of the present invention has made extensive efforts to develop polarization of a piezoelectric body, and a plurality of piezoelectric bodies are electrically connected in parallel to a power source for applying a DC voltage to obtain a DC voltage. By applying a suppressor to suppress the instantaneous flow of current between the power source and the piezoelectric body when applying and polarization to each piezoelectric body, it is possible to reduce the induction of dielectric breakdown in other piezoelectric bodies. The inventors have found that it can be avoided and that the yield of polarization is improved, and confirmed by a test to develop the method of the present invention and the apparatus of the present invention.
【0010】即ち本発明に係る圧電体の分極方法は、直
流の電圧を印加する電源に複数個の圧電体を電気的に並
列に接続し、直流の電圧を各圧電体に印加して圧電体を
分極する方法であって、電源と各圧電体との間に、電流
の瞬時の流れを抑制する抑制手段を用いることで、少な
くとも一の圧電体の絶縁破壊の際に、他の圧電体に蓄積
された電荷に基づく電流が瞬時に、絶縁破壊した圧電体
に流れるのを抑制することを特徴とするものである。That is, the piezoelectric body polarization method according to the present invention is such that a plurality of piezoelectric bodies are electrically connected in parallel to a power source for applying a direct current voltage, and a direct current voltage is applied to each piezoelectric body. Is a method of polarizing the piezoelectric element, and by using a suppressing means for suppressing the instantaneous flow of current between the power source and each piezoelectric body, at the time of dielectric breakdown of at least one piezoelectric body The present invention is characterized in that the current based on the accumulated charges is instantaneously suppressed from flowing into the dielectric breakdown piezoelectric body.
【0011】本発明に係る圧電体の分極装置は、複数個
の圧電体を並設すると共に、直流の電圧を印加し得る電
源に各圧電体を電気的に並列に接続する圧電体保持部
と、圧電体保持部と電源との間に設けられ、少なくとも
一の圧電体の絶縁破壊の際に、絶縁破壊した圧電体に電
流が瞬時に流れるのを抑制する抑制手段とを具備するこ
とを特徴とするものである。In the piezoelectric polarization device according to the present invention, a plurality of piezoelectric bodies are arranged side by side, and a piezoelectric body holding portion for electrically connecting the piezoelectric bodies in parallel to a power source capable of applying a DC voltage. And a suppression unit that is provided between the piezoelectric body holding unit and the power supply and that suppresses instantaneous flow of current to the piezoelectric body that has undergone dielectric breakdown when at least one piezoelectric body undergoes dielectric breakdown. It is what
【0012】[0012]
【発明の実施形態】本発明に係る第1実施形態について
説明する。 (第1実施形態)図1は第1実施形態を模式的に示す。
圧電体1はセラミックス圧電体、具体的にはPZT系で
あり、円盤状をなしている。圧電体1の厚み方向の両面
には電極膜が積層されている。電極膜は一般的には銀ペ
ーストの塗布・焼付、ニッケルの無電解メッキ等により
形成できる。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION A first embodiment according to the present invention will be described. (First Embodiment) FIG. 1 schematically shows the first embodiment.
The piezoelectric body 1 is a ceramics piezoelectric body, specifically a PZT system, and has a disk shape. Electrode films are laminated on both surfaces of the piezoelectric body 1 in the thickness direction. The electrode film can be generally formed by coating / baking a silver paste, electroless plating of nickel, or the like.
【0013】図1から理解できる様に、複数個の圧電体
1(1A、1B、1C、1D……1K)は圧電体保持部
2に並設されて保持されている。複数個の圧電体1は基
本的にはそれぞれ同能力とされ、同様の圧電特性が発揮
される様にされている。更に直流の電圧を印加する電源
3が設けられている。各圧電体1は、導線3a、3bを
介して電源3に電気的に並列に接続されている。As can be understood from FIG. 1, a plurality of piezoelectric bodies 1 (1A, 1B, 1C, 1D ... 1K) are arranged and held in parallel with a piezoelectric body holding portion 2. Basically, the plurality of piezoelectric bodies 1 have the same ability and exhibit the same piezoelectric characteristics. Further, a power supply 3 for applying a DC voltage is provided. Each piezoelectric body 1 is electrically connected in parallel to the power source 3 via the conductive wires 3a and 3b.
【0014】更に電源3と各圧電体1との間には、電流
の瞬時の流れを抑制する抑制手段としての抵抗4がそれ
ぞれ接続されている。従って圧電体1と抵抗4とは同数
個とされている。図1から理解できる様に抵抗4は電源
3の正極側に接続されているが、負極側に接続しても同
様の作用、効果が得られる。抵抗4と圧電体1とは互い
に直列に電気接続されている。Further, a resistor 4 is connected between the power source 3 and each piezoelectric body 1 as a suppressing means for suppressing the instantaneous flow of current. Therefore, the number of piezoelectric bodies 1 and the number of resistors 4 are the same. As can be understood from FIG. 1, the resistor 4 is connected to the positive electrode side of the power source 3, but the same action and effect can be obtained by connecting it to the negative electrode side. The resistor 4 and the piezoelectric body 1 are electrically connected in series with each other.
【0015】さて圧電体1を分極する際には、スイッチ
3xをオンし、各圧電体1に抗電界以上の所定の直流電
圧(例えば3〜5kV/mm程度)を所定時間印加す
る。これにより各圧電体1の分極処理が所定の雰囲気に
おいて実行される。印加する時間は2〜30分間程度に
できる。雰囲気としては100〜200℃程度のシリコ
ンオイルを採用できる。When the piezoelectric body 1 is polarized, the switch 3x is turned on and a predetermined DC voltage (for example, about 3 to 5 kV / mm) higher than the coercive electric field is applied to each piezoelectric body 1 for a predetermined time. Thereby, the polarization process of each piezoelectric body 1 is executed in a predetermined atmosphere. The application time can be about 2 to 30 minutes. As the atmosphere, silicone oil of about 100 to 200 ° C. can be adopted.
【0016】ところで何らかの事情により複数個の圧電
体1のうちいずれか1個に絶縁破壊が生じ、その圧電体
1が短絡することがある。例えば圧電体1Kが絶縁破壊
して短絡したと仮定する。すると、短絡した圧電体1K
以外の圧電体1(1A、1B、1C、1D…)に帯電し
ていた電荷は、短絡した圧電体1Kに瞬時に移動しよう
とする。即ち短絡した圧電体1Kに大きな電流が流れよ
うとする。このとき本実施形態によれば、抵抗4が接続
されているため、絶縁破壊した圧電体1Kに、多量の電
荷が瞬時に移動することは抑制される。即ち、絶縁破壊
した圧電体1Kに、大きな電流が流れることは抑制され
る。By the way, for some reason, dielectric breakdown may occur in any one of the plurality of piezoelectric bodies 1 and the piezoelectric body 1 may be short-circuited. For example, assume that the piezoelectric body 1K is short-circuited due to dielectric breakdown. Then, the short-circuited piezoelectric body 1K
The electric charges charged in the piezoelectric bodies 1 (1A, 1B, 1C, 1D ...) Other than the above instantly move to the short-circuited piezoelectric body 1K. That is, a large current is about to flow in the short-circuited piezoelectric body 1K. At this time, according to the present embodiment, since the resistor 4 is connected, it is possible to prevent a large amount of electric charge from instantaneously moving to the piezoelectric body 1K that has undergone dielectric breakdown. That is, it is possible to prevent a large current from flowing through the piezoelectric body 1K that has undergone insulation breakdown.
【0017】これにより、いずれか一の圧電体1に絶縁
破壊が生じたとしても、残りの他の圧電体1に絶縁破壊
が誘発されることは低減、回避される。 (試験例)上記した第1実施形態に基づいて分極試験を
行った。この分極試験では、圧電体1としてPZT素子
(外径:15mm、肉厚:0.35mm、静電容量:
7.5〜8.3nF、共振抵抗4:20〜30Ω)を用
い、電源3として高圧直流安定化電源(菊水電子株式会
社製、PHS35K−3)を用い、150℃のシリコン
オイルのバス雰囲気で、圧電体1を分極した。As a result, even if dielectric breakdown occurs in any one of the piezoelectric bodies 1, the induction of dielectric breakdown in the remaining other piezoelectric bodies 1 is reduced and avoided. (Test Example) A polarization test was performed based on the first embodiment described above. In this polarization test, a PZT element (outer diameter: 15 mm, wall thickness: 0.35 mm, capacitance:
7.5 to 8.3 nF, resonance resistance 4:20 to 30 Ω), a high-voltage DC stabilized power supply (PHS35K-3, manufactured by Kikusui Electronics Co., Ltd.) as a power supply 3, and a silicon oil bath atmosphere at 150 ° C. , The piezoelectric body 1 was polarized.
【0018】上記分極試験によれば、圧電体1が1〜1
0個の場合には100%良好に分極でき、良品であっ
た。圧電体1が20個の場合には100%、40個の場
合には99%良品であった。80個の場合には良品は9
9%であった。更に比較例として、図1に示す形態と基
本的には同様の条件であるものの、抵抗4を接続しない
場合について、分極処理を行った。比較例では、圧電体
1が1〜10個の場合には100%良好に分極でき良品
となったものの、圧電体1が20個の場合には90%、
40個の場合には50%しか良品はなかった。80個の
場合には良品は0%であった。この試験結果により第1
実施形態によれば、残りの圧電体1(1A、1B、1
C、1D…)に絶縁破壊が誘発されることを低減、回避
でき、分極の歩留りが向上することがわかる。According to the above polarization test, the piezoelectric body 1 has 1 to 1
In the case of 0 pieces, 100% could be polarized satisfactorily and it was a good product. When the number of piezoelectric bodies 1 was 20, it was 100%, and when it was 40, it was 99% good. In case of 80 pieces, 9 are good products
9%. Further, as a comparative example, the polarization treatment was performed in the case where the resistor 4 was not connected, although the conditions were basically the same as those of the configuration shown in FIG. In the comparative example, when the number of the piezoelectric bodies 1 was 1 to 10, it was possible to polarize 100% satisfactorily and it was a good product, but when the number of the piezoelectric bodies 1 was 20, it was 90%.
In the case of 40 pieces, only 50% were non-defective. In the case of 80 pieces, the quality was 0%. 1st according to this test result
According to the embodiment, the remaining piezoelectric bodies 1 (1A, 1B, 1
It can be seen that the dielectric breakdown induced in C, 1D ...) can be reduced and avoided, and the polarization yield is improved.
【0019】(第2実施形態)図2は第2実施形態を模
式的に示す。第2実施形態は前記した第1実施形態と同
様の構成であり、同様の作用効果を奏する。この実施形
態で用いる圧電体1は、実施形態1で用いたものと同種
のものである。第2実施形態においても図2から理解で
きる様に、直流の電圧を印加する電源3が設けられてい
る。そして、電源3に導線3a、3bを介して各圧電体
1を電気的に並列に接続している。更に電源3と各圧電
体1との間に、電流の瞬時の流れを抑制する抑制手段と
してのコイル5がそれぞれ接続されている。図1から理
解できる様にコイル5と圧電体1とは互いに電気的に直
列に接続されている。コイル5は電源3の正極側に接続
されているが、負極側に接続しても同様の作用、効果が
得られる。(Second Embodiment) FIG. 2 schematically shows the second embodiment. The second embodiment has the same configuration as that of the above-described first embodiment and has the same operation and effect. The piezoelectric body 1 used in this embodiment is of the same type as that used in the first embodiment. Also in the second embodiment, as can be understood from FIG. 2, the power supply 3 for applying the DC voltage is provided. Then, the respective piezoelectric bodies 1 are electrically connected in parallel to the power source 3 via conducting wires 3a and 3b. Further, a coil 5 is connected between the power source 3 and each piezoelectric body 1 as a suppressing means for suppressing an instantaneous current flow. As can be understood from FIG. 1, the coil 5 and the piezoelectric body 1 are electrically connected to each other in series. Although the coil 5 is connected to the positive electrode side of the power source 3, the same action and effect can be obtained by connecting it to the negative electrode side.
【0020】圧電体1を分極する際には前述同様にスイ
ッチ3xをオンし、各圧電体1に抗電界以上の直流電圧
を所定時間印加する。これにより各圧電体1の分極処理
が実行される。ところで何らかの事情により複数個の圧
電体1のうち1個に絶縁破壊が生じ、その圧電体1が短
絡することがある。例えば圧電体1Kが短絡したと仮定
する。すると、短絡した圧電体1K以外の圧電体1(1
A、1B、1C、1D…)に帯電していた電荷は、短絡
した圧電体1Kに瞬時に移動しようとする。つまり絶縁
破壊した圧電体1Kに大きな電流が流れようとする。こ
のときコイル5が接続されているため、多量の電荷の瞬
時の移動、つまり大きな電流の流れは抑制される。When the piezoelectric body 1 is polarized, the switch 3x is turned on in the same manner as described above, and a DC voltage equal to or higher than the coercive electric field is applied to each piezoelectric body 1 for a predetermined time. Thereby, the polarization process of each piezoelectric body 1 is executed. However, due to some circumstances, one of the plurality of piezoelectric bodies 1 may suffer a dielectric breakdown, causing the piezoelectric body 1 to be short-circuited. For example, assume that the piezoelectric body 1K is short-circuited. Then, the piezoelectric body 1 (1
The electric charges that have been charged in A, 1B, 1C, 1D ...) Instantly move to the short-circuited piezoelectric body 1K. That is, a large current is about to flow in the piezoelectric body 1K that has undergone insulation breakdown. At this time, since the coil 5 is connected, the instantaneous movement of a large amount of charges, that is, the flow of a large current is suppressed.
【0021】電流変化を妨げる方向に、自己誘導により
逆起電力がコイル5に発生するからである。ここで誘導
逆起電力をeとし、コイル5のインダクタンスをLとす
ると、基本的にはe=−L(dI/dt)で表される。
なお(dI/dt)は電荷の時間的移動量つまり電流の
変化量を意味する。従って、第2実施形態においても、
いずれか一の圧電体1に絶縁破壊が生じたとしても、そ
の絶縁破壊した圧電体1に瞬時に大きな電流が流れるこ
とは抑制される。この結果、他の圧電体1に絶縁破壊が
誘発されることを低減、回避でき、分極の際の歩留りを
向上できる。This is because the counter electromotive force is generated in the coil 5 by self-induction in the direction in which the current change is prevented. Here, when the induced counter electromotive force is e and the inductance of the coil 5 is L, it is basically expressed by e = -L (dI / dt).
It should be noted that (dI / dt) means the amount of change over time of the charge, that is, the amount of change in the current. Therefore, also in the second embodiment,
Even if dielectric breakdown occurs in any one of the piezoelectric bodies 1, it is possible to prevent a large current from instantaneously flowing to the piezoelectric body 1 that has undergone dielectric breakdown. As a result, it is possible to reduce or avoid the induction of dielectric breakdown in the other piezoelectric body 1, and it is possible to improve the yield during polarization.
【0022】(第3実施形態)図3は第3実施形態を模
式的に示す。第3実施形態は前記した第1実施形態と同
様の構成であり、同様の作用効果を奏する。この実施形
態で用いる圧電体1は、実施形態1で用いたものと同種
のものである。第3実施形態においても図3から理解で
きる様に、直流の電圧を印加する電源3が設けられてい
る。そして、電源3に導線3a、3bを介して各圧電体
1を電気的に並列に接続している。更に電源3と各圧電
体1との間に、電流の瞬時の流れを抑制する抑制手段と
しての抵抗4、コンデンサ6(6A、6B、6C、6D
……6K)がそれぞれ接続されている。図3から理解で
きる様に抵抗4、コンデンサ6は電源3の正極側に接続
されているが、負極側に接続しても同様の作用、効果が
得られる。抵抗4とコンデンサ6とは互いに電気的に並
列とされている。抵抗4は圧電体1に対して電気的に直
列とされている。コンデンサ6も圧電体1に対して電気
的に直列とされている。(Third Embodiment) FIG. 3 schematically shows a third embodiment. The third embodiment has the same configuration as that of the above-described first embodiment and has the same operation and effect. The piezoelectric body 1 used in this embodiment is of the same type as that used in the first embodiment. In the third embodiment as well, as can be understood from FIG. 3, the power supply 3 for applying the DC voltage is provided. Then, the respective piezoelectric bodies 1 are electrically connected in parallel to the power source 3 via conducting wires 3a and 3b. Further, between the power source 3 and each piezoelectric body 1, a resistor 4 and a capacitor 6 (6A, 6B, 6C, 6D) as a suppressing means for suppressing an instantaneous flow of current.
...... 6K) are connected respectively. As can be understood from FIG. 3, the resistor 4 and the capacitor 6 are connected to the positive electrode side of the power source 3, but the same action and effect can be obtained even if they are connected to the negative electrode side. The resistor 4 and the capacitor 6 are electrically parallel to each other. The resistor 4 is electrically connected to the piezoelectric body 1 in series. The capacitor 6 is also electrically in series with the piezoelectric body 1.
【0023】圧電体1を分極する際には前述同様に、ス
イッチ3xをオンし、各圧電体1に抗電界以上の直流電
圧を所定時間印加する。これにより各圧電体1の分極処
理が実行される。ところで、何らかの事情により複数個
の圧電体1のうち1個に絶縁破壊が生じ、その圧電体1
が短絡することがある。例えば圧電体1Kが短絡したと
仮定する。すると、短絡した圧電体1K以外の圧電体1
A、1B、1C、1D…に帯電していた電荷は、短絡し
た圧電体1に瞬時に移動しようとするが、このとき第1
実施形態の場合と同様に、抵抗4が直列に接続されてい
るため、多量の電荷が瞬時に移動すること、つまり短絡
した圧電体1Kに大きな電流が流れることは、抑制され
る。When the piezoelectric body 1 is polarized, the switch 3x is turned on and a DC voltage equal to or higher than the coercive electric field is applied to each piezoelectric body 1 for a predetermined time as described above. Thereby, the polarization process of each piezoelectric body 1 is executed. By the way, due to some circumstances, one of the plurality of piezoelectric bodies 1 suffers a dielectric breakdown, and
May short circuit. For example, assume that the piezoelectric body 1K is short-circuited. Then, the piezoelectric body 1 other than the short-circuited piezoelectric body 1K
The electric charges charged in A, 1B, 1C, 1D ... Try to move to the short-circuited piezoelectric body 1 instantly, but at this time,
As in the case of the embodiment, the resistor 4 is connected in series, so that a large amount of electric charge is instantaneously transferred, that is, a large current flows through the short-circuited piezoelectric body 1K.
【0024】更に圧電体1Kに移動しようとする電荷
は、コンデンサ6Kに充電されるので、これに基づいて
電流の流れの時間遅れが生じる。従って、第3実施形態
においても、圧電体1Kに絶縁破壊が生じたとしても、
大きな電流が圧電体1Kに瞬時に流れることは抑制され
る。この結果、残りの他の圧電体1(1A、1B、1
C、1D…)に絶縁破壊が誘発されることを低減、回避
でき、分極の歩留りを向上できる。Further, the electric charge that is about to move to the piezoelectric body 1K is charged in the capacitor 6K, and accordingly, a time delay of the current flow occurs. Therefore, also in the third embodiment, even if dielectric breakdown occurs in the piezoelectric body 1K,
Instantaneous flow of a large current through the piezoelectric body 1K is suppressed. As a result, the remaining other piezoelectric bodies 1 (1A, 1B, 1
Induction of dielectric breakdown in C, 1D ...) can be reduced or avoided, and the polarization yield can be improved.
【0025】第3実施形態では各コンデンサ6の静電容
量をC1とし、各圧電体1の静電容量をC2(圧電体を
コンデンサと等価させたとき)とすると、C1はC2よ
りも大きくすることができる(C1>C2)。絶縁破壊
の際においてコンデンサ6を充電する時間が長くなり、
時間遅れが確保され、多量の電荷の瞬時の移動を抑制す
るのに有利だからである。In the third embodiment, assuming that the capacitance of each capacitor 6 is C1 and the capacitance of each piezoelectric body 1 is C2 (when the piezoelectric body is equivalent to a capacitor), C1 is made larger than C2. It is possible (C1> C2). It takes longer time to charge the capacitor 6 in case of dielectric breakdown,
This is because a time delay is secured and it is advantageous to suppress the instantaneous movement of a large amount of charges.
【0026】(第4実施形態)図4は第4実施形態を模
式的に示す。第3実施形態は前記した第1実施形態と同
様の構成であり、同様の作用効果を奏する。この実施形
態で用いる圧電体1は、実施形態1で用いたものと同種
のものである。第4実施形態においては図4から理解で
きる様に、圧電体保持部2は、適数個(例えば3個〜1
0個〜20個)の圧電体1をまとめて1グループとす
る。電源3と各圧電体保持部2との間に抵抗4が電気的
に直列に接続されている。(Fourth Embodiment) FIG. 4 schematically shows a fourth embodiment. The third embodiment has the same configuration as that of the above-described first embodiment and has the same operation and effect. The piezoelectric body 1 used in this embodiment is of the same type as that used in the first embodiment. In the fourth embodiment, as can be understood from FIG. 4, an appropriate number of piezoelectric body holding portions 2 (for example, 3 to 1).
The piezoelectric bodies 1 of 0 to 20) are grouped together into one group. A resistor 4 is electrically connected in series between the power source 3 and each piezoelectric body holding portion 2.
【0027】この実施形態においてはグループごとに抵
抗4を接続するので、抵抗4の数を減少させるのに有利
である。また上記した試験例によれば、圧電体1を10
個程度まとめて分極しても、絶縁破壊が生じなかったこ
とから、1グループごとに抵抗4を接続しても、別段の
不具合はない。 (第5実施形態)図5及び図6は第5実施形態を模式的
に示す。図5は実体配線図である。図6き回路図の要部
である。第5実施形態は、図4に示す第4実施形態と同
様の構成であり、同様の作用効果を奏する。以下異なる
部分を中心として説明する。In this embodiment, since the resistors 4 are connected to each group, it is advantageous to reduce the number of the resistors 4. In addition, according to the test example described above,
Since no dielectric breakdown occurred even if polarization was carried out collectively for about a few pieces, there is no special problem even if the resistors 4 are connected for each group. (Fifth Embodiment) FIGS. 5 and 6 schematically show a fifth embodiment. FIG. 5 is a physical wiring diagram. 6 is a main part of the circuit diagram of FIG. The fifth embodiment has the same configuration as that of the fourth embodiment shown in FIG. 4 and has the same effects. Hereinafter, the different parts will be mainly described.
【0028】圧電体保持部2は、適数個(例えば3個〜
10個〜20個)の圧電体1をまとめて保持するもので
あり、電気絶縁材料で形成された基部20と、基部20
に保持された導電材料で形成された第1導電部材21
と、基部20に保持された導電材料で形成された第2導
電部材22と、第1導電部材21に保持された導電材料
で形成された第1端子部23と、第2導電部材22に保
持された導電材料で形成された第2端子部24と、圧電
体1への電気的接触性を確保する付勢バネ25とを備え
ている。An appropriate number of piezoelectric body holding portions 2 (for example, 3 to
10 to 20) piezoelectric bodies 1 are collectively held, and a base portion 20 formed of an electrically insulating material, and a base portion 20.
First conductive member 21 formed of a conductive material held by
A second conductive member 22 made of a conductive material held by the base 20, a first terminal portion 23 made of a conductive material held by the first conductive member 21, and a second conductive member 22 The second terminal portion 24 formed of the conductive material and the biasing spring 25 that secures electrical contact with the piezoelectric body 1 are provided.
【0029】各圧電体1は、第1端子部23と第2端子
部24とで挟持されている。付勢バネ25は、無荷重で
のバネ特性と同じ程度の極めて弱い付勢力とされてい
る。電気的接触性を確保しつつ、分極の際における圧電
体1の歪み量を確保するためである。図5及び図6から
理解できる様に、圧電体保持部2は、適数個の圧電体1
をまとめてグループとして保持している。そして電源3
と各圧電体保持部2との間に可変式の抵抗4が電気的に
直列に接続されている。電源3はコントロール35によ
り制御される。Each piezoelectric body 1 is sandwiched between the first terminal portion 23 and the second terminal portion 24. The urging spring 25 has an extremely weak urging force of the same level as the spring characteristic under no load. This is to ensure the amount of strain of the piezoelectric body 1 during polarization while ensuring electrical contact. As can be understood from FIGS. 5 and 6, the piezoelectric body holding portion 2 includes an appropriate number of piezoelectric bodies 1.
Are held together as a group. And power supply 3
A variable resistor 4 is electrically connected in series between the and each piezoelectric body holding portion 2. The power supply 3 is controlled by the control 35.
【0030】(その他)上記した実施形態では圧電体1
はPZT系であるが、PLZT系及び他の圧電体でもよ
い。コイル5はインダクタンスを大きくすべく鉄芯装備
方式でも良い。コンデンサ6は可変容量式でも良い。図
3に示す実施形態において、コンデンサ6に代えてコイ
ルを採用しても良く、また抵抗4に代えてコイルを採用
しても良い。(Others) In the above embodiment, the piezoelectric body 1
Is a PZT type, but a PLZT type and other piezoelectric materials may be used. The coil 5 may be equipped with an iron core to increase the inductance. The capacitor 6 may be a variable capacitance type. In the embodiment shown in FIG. 3, a coil may be used instead of the capacitor 6, and a coil may be used instead of the resistor 4.
【0031】(付記)上記した実施例から次の技術的思
想も把握できる。 ○請求項1、2において、抑制手段は、抵抗、コイル、
コンデンサの少なくとも一方で構成されている分極方法
及び分極装置。 ○請求項1、2において、抑制手段は、抵抗、コイル、
コンデンサの少なくとも一方で構成されており、各圧電
体に対して電気的に直列に接続されている分極方法及び
分極装置。(Supplementary Note) The following technical idea can be understood from the above-described embodiments. In Claims 1 and 2, the suppressing means is a resistor, a coil,
A polarization method and a polarization device, which are constituted by at least one of capacitors. In Claims 1 and 2, the suppressing means is a resistor, a coil,
A polarization method and a polarization device which are formed of at least one of capacitors and are electrically connected in series to each piezoelectric body.
【0032】[0032]
【発明の効果】本発明方法及び本発明装置によれば、圧
電体に直流の電圧を印加する電源と各圧電体との間に、
電流の瞬時の流れを抑制する抑制手段を用いているの
で、一の圧電体に絶縁破壊が生じて短絡が生じたとして
も、絶縁破壊した圧電体に、他の圧電体に蓄積された電
荷が瞬時に移動すること、つまり大きな電流が絶縁破壊
した圧電体に瞬時に流れることを抑制することができ
る。そのため他の圧電体に絶縁破壊が誘発されることを
軽減、回避するのに有利であり、分極の歩留りを向上す
るのに有利である。According to the method of the present invention and the device of the present invention, between the power source for applying a DC voltage to the piezoelectric body and each piezoelectric body,
Since the suppression means for suppressing the instantaneous flow of current is used, even if dielectric breakdown occurs in one piezoelectric body and a short circuit occurs, the electric charge accumulated in the other piezoelectric body is stored in the piezoelectric body subjected to the dielectric breakdown. It is possible to suppress instantaneous movement, that is, a large current instantaneously flowing to the piezoelectric body that has undergone dielectric breakdown. Therefore, it is advantageous in reducing or avoiding that dielectric breakdown is induced in another piezoelectric body, and is advantageous in improving the polarization yield.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図1】実施形態1に係る回路構成図である。FIG. 1 is a circuit configuration diagram according to a first embodiment.
【図2】実施形態2に係る回路構成図である。FIG. 2 is a circuit configuration diagram according to a second embodiment.
【図3】実施形態3に係る回路構成図である。FIG. 3 is a circuit configuration diagram according to a third embodiment.
【図4】実施形態4に係る回路構成図である。FIG. 4 is a circuit configuration diagram according to a fourth embodiment.
【図5】実施形態5に係る構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram according to a fifth embodiment.
【図6】実施形態5に係る回路構成図の要部である。FIG. 6 is a main part of a circuit configuration diagram according to a fifth embodiment.
【図7】従来技術に係る回路構成図である。FIG. 7 is a circuit configuration diagram according to a conventional technique.
【図8】他の従来技術に係る回路構成図である。FIG. 8 is a circuit configuration diagram according to another conventional technique.
【図9】オシロスコープによる圧電体の電圧波形を示す
グラフである。FIG. 9 is a graph showing a voltage waveform of a piezoelectric body by an oscilloscope.
図中、1は圧電体、2は圧電体保持部、3は電源、4は
抵抗(抑制手段)、5はコイル(抑制手段)、6はコン
デンサ(抑制手段)を示す。In the figure, 1 is a piezoelectric body, 2 is a piezoelectric body holding portion, 3 is a power source, 4 is a resistance (suppressing means), 5 is a coil (suppressing means), and 6 is a capacitor (suppressing means).
Claims (2)
体を電気的に並列に接続し、直流の電圧を各該圧電体に
印加して該圧電体を分極する方法であって、 該電源と各該圧電体との間に、電流の瞬時の流れを抑制
する抑制手段を用いることで、少なくとも一の該圧電体
の絶縁破壊の際に、他の該圧電体に蓄積された電荷に基
づく電流が瞬時に、絶縁破壊した該圧電体に流れるのを
抑制することを特徴とする圧電体の分極方法。1. A method of electrically connecting a plurality of piezoelectric bodies in parallel to a power source for applying a DC voltage, and applying a DC voltage to each of the piezoelectric bodies to polarize the piezoelectric bodies. By using a suppressing means for suppressing the instantaneous flow of current between the power source and each of the piezoelectric bodies, at the time of dielectric breakdown of at least one of the piezoelectric bodies, the charge accumulated in the other piezoelectric body is stored. A method of polarizing a piezoelectric body, characterized in that a current based on the current is instantaneously suppressed from flowing into the piezoelectric body that has undergone dielectric breakdown.
電圧を印加し得る電源に各該圧電体を電気的に並列に接
続する圧電体保持部と、 該圧電体保持部と該電源との間に設けられ、少なくとも
一の該圧電体の絶縁破壊の際に、絶縁破壊した該圧電体
に電流が瞬時に流れるのを抑制する抑制手段とを具備す
ることを特徴とする圧電体の分極装置。2. A piezoelectric body holding section for arranging a plurality of piezoelectric bodies in parallel and electrically connecting the respective piezoelectric bodies in parallel to a power source capable of applying a DC voltage, and the piezoelectric body holding section. A piezoelectric body, which is provided between a power source and at least one of the piezoelectric bodies, and which suppresses an instantaneous current flow through the dielectric body when the dielectric breakdown occurs. Polarization device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30891095A JPH09148647A (en) | 1995-11-28 | 1995-11-28 | Polarizing method and polarizing equipment of piezoelectric element |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30891095A JPH09148647A (en) | 1995-11-28 | 1995-11-28 | Polarizing method and polarizing equipment of piezoelectric element |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09148647A true JPH09148647A (en) | 1997-06-06 |
Family
ID=17986752
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP30891095A Pending JPH09148647A (en) | 1995-11-28 | 1995-11-28 | Polarizing method and polarizing equipment of piezoelectric element |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09148647A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0926747A2 (en) * | 1997-11-26 | 1999-06-30 | Ngk Insulators, Ltd. | Method for polarization treatment of piezoelectric/electrostrictive film type chip |
-
1995
- 1995-11-28 JP JP30891095A patent/JPH09148647A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0926747A2 (en) * | 1997-11-26 | 1999-06-30 | Ngk Insulators, Ltd. | Method for polarization treatment of piezoelectric/electrostrictive film type chip |
EP0926747A3 (en) * | 1997-11-26 | 2000-10-18 | Ngk Insulators, Ltd. | Method for polarization treatment of piezoelectric/electrostrictive film type chip |
US6232132B1 (en) | 1997-11-26 | 2001-05-15 | Ngk Insulators, Ltd. | Method for polarization treatment of piezoelectric/electrostrictive film type chip |
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