JPH10125972A - 圧電体の分極方法 - Google Patents
圧電体の分極方法Info
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- JPH10125972A JPH10125972A JP27265596A JP27265596A JPH10125972A JP H10125972 A JPH10125972 A JP H10125972A JP 27265596 A JP27265596 A JP 27265596A JP 27265596 A JP27265596 A JP 27265596A JP H10125972 A JPH10125972 A JP H10125972A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】圧電体の分極量を高精度に制御することのでき
る圧電体の分極方法を提供する。 【解決手段】分極制御装置２０を用いてＩ60とＩ900 と
の関係式を求め、Ｉ900を洩れ電流とし、さらに、圧電
振動子に供給される電流のうちの洩れ電流を除く電流部
分を積分することにより求められた電荷量Ｑa と圧電振
動子の電気機械結合係数ｋとの関係式を求め、この関係
式から所望の電気機械結合係数を得るための電荷量の値
を求めて、圧電振動子に蓄積される電荷量がこの値にな
るまで微小電流計２４で圧電振動子に電圧を印加する。
る圧電体の分極方法を提供する。 【解決手段】分極制御装置２０を用いてＩ60とＩ900 と
の関係式を求め、Ｉ900を洩れ電流とし、さらに、圧電
振動子に供給される電流のうちの洩れ電流を除く電流部
分を積分することにより求められた電荷量Ｑa と圧電振
動子の電気機械結合係数ｋとの関係式を求め、この関係
式から所望の電気機械結合係数を得るための電荷量の値
を求めて、圧電振動子に蓄積される電荷量がこの値にな
るまで微小電流計２４で圧電振動子に電圧を印加する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧電フィルタ、圧
電共振器等に使用される圧電体の分極量を制御する圧電
体の分極方法に関する。
電共振器等に使用される圧電体の分極量を制御する圧電
体の分極方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、圧電体の分極方法として、圧
電体に電圧を印加することにより圧電体を分極する方法
が用いられている。特公昭５７−４１１０９号公報に
は、圧電体に電圧を印加し、電圧の印加に起因してこの
圧電体を流れる電流を積分し、その積分量に基づいて圧
電体の分極量を制御する圧電体の分極方法が開示されて
いる。
電体に電圧を印加することにより圧電体を分極する方法
が用いられている。特公昭５７−４１１０９号公報に
は、圧電体に電圧を印加し、電圧の印加に起因してこの
圧電体を流れる電流を積分し、その積分量に基づいて圧
電体の分極量を制御する圧電体の分極方法が開示されて
いる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、特公昭５７
−４１１０９号公報に示した方法は、圧電体を流れる電
流のうちの洩れ電流も積分するため、その洩れ電流も積
分量に含まれてしまい、圧電体の分極量を高精度に制御
することは難しいという問題がある。本発明は、上記事
情に鑑み、圧電体の分極量を高精度に制御することので
きる圧電体の分極方法を提供することを目的とする。
−４１１０９号公報に示した方法は、圧電体を流れる電
流のうちの洩れ電流も積分するため、その洩れ電流も積
分量に含まれてしまい、圧電体の分極量を高精度に制御
することは難しいという問題がある。本発明は、上記事
情に鑑み、圧電体の分極量を高精度に制御することので
きる圧電体の分極方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の圧電体の分極方法は、圧電体に電圧を印加すること
によりこの圧電体を分極する圧電体分極方法において、
電圧の印加に起因して上記圧電体を流れる電流のうちの
洩れ電流を除く電流部分を積分し、その積分量に基づい
てこの圧電体の分極量を制御することを特徴とする。
明の圧電体の分極方法は、圧電体に電圧を印加すること
によりこの圧電体を分極する圧電体分極方法において、
電圧の印加に起因して上記圧電体を流れる電流のうちの
洩れ電流を除く電流部分を積分し、その積分量に基づい
てこの圧電体の分極量を制御することを特徴とする。
【０００５】本発明の圧電体の分極方法は、圧電体を流
れる電流のうちの洩れ電流を除く電流部分を積分するた
め、求められる積分量には、圧電体の分極に寄与する電
流成分のみが含まれることになり、従ってその積分量に
基づいて圧電体の分極量を高精度に制御することができ
る。以下に、従来方法における積分量と本発明の方法に
おける積分量との違いについて図を用いて説明する。
れる電流のうちの洩れ電流を除く電流部分を積分するた
め、求められる積分量には、圧電体の分極に寄与する電
流成分のみが含まれることになり、従ってその積分量に
基づいて圧電体の分極量を高精度に制御することができ
る。以下に、従来方法における積分量と本発明の方法に
おける積分量との違いについて図を用いて説明する。
【０００６】図１は、従来の圧電体の分極方法で求めら
れる積分量と本発明の圧電体の分極方法で求められる積
分量との差異を説明するグラフである。このグラフに示
される実線Ｉp は、時刻ｔ1 から時刻ｔ2 の範囲内での
時間変化に対する圧電体に流れる電流の変化を示し、実
線Ｉr は、時刻ｔ1 から時刻ｔ 2 の範囲内での時間変化
に対する、圧電体の洩れ電流の変化を示している。
れる積分量と本発明の圧電体の分極方法で求められる積
分量との差異を説明するグラフである。このグラフに示
される実線Ｉp は、時刻ｔ1 から時刻ｔ2 の範囲内での
時間変化に対する圧電体に流れる電流の変化を示し、実
線Ｉr は、時刻ｔ1 から時刻ｔ 2 の範囲内での時間変化
に対する、圧電体の洩れ電流の変化を示している。
【０００７】従来の方法は、積分量として、実線Ｉp 、
時間軸ｔ、破線Ｌ1 ，Ｌ2 で囲まれる部分の面積を求め
ているが、本発明の方法は、積分量として実線Ｉp ，Ｉ
r 、破線Ｌ1 で囲まれる部分の面積を求める。このよう
に本発明の圧電体の分極方法は、圧電体を流れる電流の
うちの洩れ電流を除く電流部分を積分するため、圧電体
の分極量を高精度に制御することができる。
時間軸ｔ、破線Ｌ1 ，Ｌ2 で囲まれる部分の面積を求め
ているが、本発明の方法は、積分量として実線Ｉp ，Ｉ
r 、破線Ｌ1 で囲まれる部分の面積を求める。このよう
に本発明の圧電体の分極方法は、圧電体を流れる電流の
うちの洩れ電流を除く電流部分を積分するため、圧電体
の分極量を高精度に制御することができる。
【０００８】ここで、上記本発明の圧電体の分極方法に
おいて、分極に先立って上記圧電体の絶縁抵抗値を測定
し、この絶縁抵抗値から洩れ電流を求めることが好まし
い。圧電体の絶縁抵抗値と分極終了時の洩れ電流とは相
関があるため、絶縁抵抗値を測定すると、分極に先立っ
て洩れ電流が求められる。あるいは、上記圧電体の分極
開始時の、時間変化に対するこの圧電体を流れる電流の
特性カーブから、洩れ電流を求めてもよい。
おいて、分極に先立って上記圧電体の絶縁抵抗値を測定
し、この絶縁抵抗値から洩れ電流を求めることが好まし
い。圧電体の絶縁抵抗値と分極終了時の洩れ電流とは相
関があるため、絶縁抵抗値を測定すると、分極に先立っ
て洩れ電流が求められる。あるいは、上記圧電体の分極
開始時の、時間変化に対するこの圧電体を流れる電流の
特性カーブから、洩れ電流を求めてもよい。
【０００９】このような特性カーブを用いると圧電体の
漏れ電流を予め知らなくても、圧電体の分極を開始した
後洩れ電流を求めることができる。
漏れ電流を予め知らなくても、圧電体の分極を開始した
後洩れ電流を求めることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。図２は、分極制御装置を示す図であり、図３
は、図２に示す分極制御装置を構成する固定治具、およ
びその固定治具に固定された圧電振動子を示す図であ
る。図２に示す分極制御装置２０は、圧電振動子の分極
量の制御に先立って洩れ電流を求め、圧電体を流れる電
流のうち、求められた洩れ電流を除いて得られる電流部
分を積分し、その積分量に基づいて圧電振動子の分極量
を制御する装置である。ここでは先ず洩れ電流を求める
方法について説明し、その後、圧電振動子の分極量を制
御する方法について説明する。
説明する。図２は、分極制御装置を示す図であり、図３
は、図２に示す分極制御装置を構成する固定治具、およ
びその固定治具に固定された圧電振動子を示す図であ
る。図２に示す分極制御装置２０は、圧電振動子の分極
量の制御に先立って洩れ電流を求め、圧電体を流れる電
流のうち、求められた洩れ電流を除いて得られる電流部
分を積分し、その積分量に基づいて圧電振動子の分極量
を制御する装置である。ここでは先ず洩れ電流を求める
方法について説明し、その後、圧電振動子の分極量を制
御する方法について説明する。
【００１１】洩れ電流を決定するにあたり、圧電振動子
を図３に示す圧電振動子３１のように固定治具２１に固
定し、図２に示すシリコンオイル槽２２に浸漬して、図
示しないホットプレートでシリコンオイル槽２２を一定
温度に加熱し圧電振動子を一定の温度に保温する。微小
電流計２３は、一定温度に保たれた圧電振動子に電圧を
印加することができ、かつ圧電振動子に流れる電流を測
定する装置であり、本実施形態では、先ず圧電振動子に
１００Ｖの電圧を６０秒間印加したときの圧電振動子に
流れる電流Ｉ60を測定し、次にこの圧電振動子に１２０
０Ｖの電圧を１５分（９００秒）間印加したときの圧電
振動子に流れる電流Ｉ900 を測定する。測定された電流
を表わす信号は、ＧＰＩＢで微小電流計２３と接続され
ているコンピュータ２４に入力される。このような電流
の測定を、後述する、実際に所望の分極量を得ようとす
る圧電振動子と同一材料同一寸法の圧電振動子複数個に
ついて行う。したがって、コンピュータ２４には複数個
の圧電振動子の電流を表わす信号が入力される。コンピ
ュータ２４は、Ｉ60とＩ900 との関係からカーブフィッ
ティングによりＩ60とＩ900 との関係式を算出する。本
実施形態ではこの関係式における、１２００Ｖの電圧を
１５分間印加した時の圧電振動子に流れる電流を洩れ電
流とする。したがって、Ｉ60を測定し、この値を、上述
したようにして算出した関係式に代入すると、圧電振動
子の洩れ電流が求められる。
を図３に示す圧電振動子３１のように固定治具２１に固
定し、図２に示すシリコンオイル槽２２に浸漬して、図
示しないホットプレートでシリコンオイル槽２２を一定
温度に加熱し圧電振動子を一定の温度に保温する。微小
電流計２３は、一定温度に保たれた圧電振動子に電圧を
印加することができ、かつ圧電振動子に流れる電流を測
定する装置であり、本実施形態では、先ず圧電振動子に
１００Ｖの電圧を６０秒間印加したときの圧電振動子に
流れる電流Ｉ60を測定し、次にこの圧電振動子に１２０
０Ｖの電圧を１５分（９００秒）間印加したときの圧電
振動子に流れる電流Ｉ900 を測定する。測定された電流
を表わす信号は、ＧＰＩＢで微小電流計２３と接続され
ているコンピュータ２４に入力される。このような電流
の測定を、後述する、実際に所望の分極量を得ようとす
る圧電振動子と同一材料同一寸法の圧電振動子複数個に
ついて行う。したがって、コンピュータ２４には複数個
の圧電振動子の電流を表わす信号が入力される。コンピ
ュータ２４は、Ｉ60とＩ900 との関係からカーブフィッ
ティングによりＩ60とＩ900 との関係式を算出する。本
実施形態ではこの関係式における、１２００Ｖの電圧を
１５分間印加した時の圧電振動子に流れる電流を洩れ電
流とする。したがって、Ｉ60を測定し、この値を、上述
したようにして算出した関係式に代入すると、圧電振動
子の洩れ電流が求められる。
【００１２】上述したようにして洩れ電流を求める式を
算出した後、洩れ電流を求めるために用いた圧電振動子
とは別の圧電振動子であって、かつ洩れ電流を求めるた
めに用いた圧電振動子と同一材料同一寸法の圧電振動子
を複数個用意し、各圧電振動子について、図３に示す圧
電振動子３１のように固定治具２１に固定し、図２に示
すシリコンオイル槽２２に浸漬し、図示しないホットプ
レートで圧電振動子３１を一定の温度に保温し、微小電
流計２３で、先ずＩ60を測定し、その後１２００Ｖの電
圧を１５分間印加してＩ900 を測定するまでの間、１秒
毎に各圧電振動子に流れる電流Ｉt を測定する（添字ｔ
は、電圧を印加し始めてからの経過秒数を示す）。コン
ピュータ２４には、各圧電振動子の電流を表わす信号が
入力される。
算出した後、洩れ電流を求めるために用いた圧電振動子
とは別の圧電振動子であって、かつ洩れ電流を求めるた
めに用いた圧電振動子と同一材料同一寸法の圧電振動子
を複数個用意し、各圧電振動子について、図３に示す圧
電振動子３１のように固定治具２１に固定し、図２に示
すシリコンオイル槽２２に浸漬し、図示しないホットプ
レートで圧電振動子３１を一定の温度に保温し、微小電
流計２３で、先ずＩ60を測定し、その後１２００Ｖの電
圧を１５分間印加してＩ900 を測定するまでの間、１秒
毎に各圧電振動子に流れる電流Ｉt を測定する（添字ｔ
は、電圧を印加し始めてからの経過秒数を示す）。コン
ピュータ２４には、各圧電振動子の電流を表わす信号が
入力される。
【００１３】コンピュータ２４は、各圧電振動子につい
て、入力された信号のうちの、Ｉ60を表わす信号から、
予め算出したＩ60とＩ900 との関係式によりＩ900 （洩
れ電流）を求め、以下に示す式により、１２００Ｖの電
圧を印加し始めてから１５分経過したときに各圧電振動
子に蓄積される電荷量Ｑa を求める。
て、入力された信号のうちの、Ｉ60を表わす信号から、
予め算出したＩ60とＩ900 との関係式によりＩ900 （洩
れ電流）を求め、以下に示す式により、１２００Ｖの電
圧を印加し始めてから１５分経過したときに各圧電振動
子に蓄積される電荷量Ｑa を求める。
【００１４】
【数１】
【００１５】ただし、Ｉ900 *は、あらかじめ算出された
Ｉ60とＩ900 との関係式にＩ60を代入することにより求
められた、電圧を１５分間印加した時点の電流（洩れ電
流）である。次に、電気機械結合係数を測定する装置を
用いて各圧電振動子の電気機械結合係数ｋを求め、Ｑa
とｋとの関係からカーブフィッティングにより、Ｑa と
ｋとの関係式を算出する。
Ｉ60とＩ900 との関係式にＩ60を代入することにより求
められた、電圧を１５分間印加した時点の電流（洩れ電
流）である。次に、電気機械結合係数を測定する装置を
用いて各圧電振動子の電気機械結合係数ｋを求め、Ｑa
とｋとの関係からカーブフィッティングにより、Ｑa と
ｋとの関係式を算出する。
【００１６】このように、Ｉ60とＩ900 との関係式およ
びＱa とｋとの関係式を算出した後、これらの関係式に
基づいて、以下に説明するようにして、圧電振動子の分
極量を制御する。圧電振動子の分極量を制御するにあた
り、図３に示すように、圧電振動子３１を固定治具２１
に固定し、図２に示すシリコンオイル槽２２に浸漬し
て、図示しないホットプレートで圧電振動子３１を一定
の温度に保温し、微小電流計２３で、先ずＩ60を測定
し、次に１２００Ｖの電圧を印加し、印加し始めてから
１秒毎に圧電振動子に流れる電流Ｉt を測定する。
びＱa とｋとの関係式を算出した後、これらの関係式に
基づいて、以下に説明するようにして、圧電振動子の分
極量を制御する。圧電振動子の分極量を制御するにあた
り、図３に示すように、圧電振動子３１を固定治具２１
に固定し、図２に示すシリコンオイル槽２２に浸漬し
て、図示しないホットプレートで圧電振動子３１を一定
の温度に保温し、微小電流計２３で、先ずＩ60を測定
し、次に１２００Ｖの電圧を印加し、印加し始めてから
１秒毎に圧電振動子に流れる電流Ｉt を測定する。
【００１７】上述した電流Ｉ60、Ｉt を表わす信号はコ
ンピュータ２４に入力され、測定されたＩ60から、Ｉ60
とＩ900 との関係式によりＩ900 *（洩れ電流）を求め、
以下に示す式により１２００Ｖの電圧を印加し始めてか
ら圧電振動子に蓄積される電荷量Ｑb を１秒毎に算出す
る。
ンピュータ２４に入力され、測定されたＩ60から、Ｉ60
とＩ900 との関係式によりＩ900 *（洩れ電流）を求め、
以下に示す式により１２００Ｖの電圧を印加し始めてか
ら圧電振動子に蓄積される電荷量Ｑb を１秒毎に算出す
る。
【００１８】
【数２】
【００１９】ただし、ｘ；１２００Ｖの電圧を印加し始
めてからの経過秒数 したがって、予め求められたＱa とｋとの関係式から電
気機械結合係数ｋが所望の値になる時の電荷量を求め、
Ｑb がこの電荷量になるまで微小電流計２３で圧電振動
子に電圧を印加することにより、所望の電気機械結合係
数ｋを有する圧電振動子が得られる。
めてからの経過秒数 したがって、予め求められたＱa とｋとの関係式から電
気機械結合係数ｋが所望の値になる時の電荷量を求め、
Ｑb がこの電荷量になるまで微小電流計２３で圧電振動
子に電圧を印加することにより、所望の電気機械結合係
数ｋを有する圧電振動子が得られる。
【００２０】このように、本実施形態では、予め洩れ電
流を求め、圧電振動子に蓄積される電荷量Ｑa を求める
とともに、その圧電振動子の電気機械結合係数ｋを求め
てＱ a とｋとの関係式を算出し、この関係式から圧電振
動子の電気機械結合係数が所望の値に達する時の電荷量
を求め、圧電振動子に、求められた電荷量が蓄積される
ように電圧を印加しているため、圧電体の分極量が高精
度に制御される。
流を求め、圧電振動子に蓄積される電荷量Ｑa を求める
とともに、その圧電振動子の電気機械結合係数ｋを求め
てＱ a とｋとの関係式を算出し、この関係式から圧電振
動子の電気機械結合係数が所望の値に達する時の電荷量
を求め、圧電振動子に、求められた電荷量が蓄積される
ように電圧を印加しているため、圧電体の分極量が高精
度に制御される。
【００２１】尚、分極制御装置２０を用いて洩れ電流を
求める際に、圧電振動子に１００Ｖの電圧を６０秒間印
加した後、１２００Ｖの電圧を１５分間印加している
が、分極した圧電振動子の電気機械結合係数を測定した
ときに電気機械結合係数が所望の値を有するように電圧
値および印加時間が調整されればよく、電圧の大きさお
よび印加時間は上述した値に限定されることはない。
求める際に、圧電振動子に１００Ｖの電圧を６０秒間印
加した後、１２００Ｖの電圧を１５分間印加している
が、分極した圧電振動子の電気機械結合係数を測定した
ときに電気機械結合係数が所望の値を有するように電圧
値および印加時間が調整されればよく、電圧の大きさお
よび印加時間は上述した値に限定されることはない。
【００２２】ところで、一般に圧電体の分極時の時間変
化に対するこの圧電体を流れる電流Ｉは以下に示す式で
表わされる。 Ｉ＝Ｉ0 ｅｘｐ（−τｔ）＋Ｉr …（３） ただし、Ｉ0 、τ；圧電体及び測定条件により決定され
る定数 Ｉｒ；洩れ電流 上述の実施形態では、分極に先立って予め洩れ電流を求
めているが、例えば分極開始してから１分間以内の圧電
体のＩ−ｔ特性から、カーブフィッテイングにより
（３）式に示されるＩr を求め、このようにして求めら
れたＩr を用いて、圧電体の分極量を制御してもよい。
化に対するこの圧電体を流れる電流Ｉは以下に示す式で
表わされる。 Ｉ＝Ｉ0 ｅｘｐ（−τｔ）＋Ｉr …（３） ただし、Ｉ0 、τ；圧電体及び測定条件により決定され
る定数 Ｉｒ；洩れ電流 上述の実施形態では、分極に先立って予め洩れ電流を求
めているが、例えば分極開始してから１分間以内の圧電
体のＩ−ｔ特性から、カーブフィッテイングにより
（３）式に示されるＩr を求め、このようにして求めら
れたＩr を用いて、圧電体の分極量を制御してもよい。
【００２３】また、上述の実施形態では、圧電振動子へ
の電圧の印加を開始した初期の電流（Ｉ60）を測定し、
この電流から洩れ電流を求めているが、圧電体の絶縁抵
抗値を測定し、この絶縁抵抗値から洩れ電流を求めても
よい。
の電圧の印加を開始した初期の電流（Ｉ60）を測定し、
この電流から洩れ電流を求めているが、圧電体の絶縁抵
抗値を測定し、この絶縁抵抗値から洩れ電流を求めても
よい。
【００２４】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。以
下に、本発明とは異なる圧電体の分極方法（比較例）
と、本発明の一実施形態の圧電体の分極方法（実施例）
とを用いて複数の圧電振動子を分極し、各圧電振動子の
電気的結合係数を測定した結果について説明する。
下に、本発明とは異なる圧電体の分極方法（比較例）
と、本発明の一実施形態の圧電体の分極方法（実施例）
とを用いて複数の圧電振動子を分極し、各圧電振動子の
電気的結合係数を測定した結果について説明する。
【００２５】ここでは、比較例として、圧電振動子に電
圧を一定時間印加して分極する方法と、洩れ電流も含め
て積分して算出される電荷量を採用し、この電荷量に基
づいて圧電振動子の分極を制御する方法とを採用してお
り、以下にこの順で比較例を説明した後、最後に本発明
の分極方法（実施例）によって分極した結果を説明す
る。
圧を一定時間印加して分極する方法と、洩れ電流も含め
て積分して算出される電荷量を採用し、この電荷量に基
づいて圧電振動子の分極を制御する方法とを採用してお
り、以下にこの順で比較例を説明した後、最後に本発明
の分極方法（実施例）によって分極した結果を説明す
る。
【００２６】ここでは、実施例、比較例とも、圧電振動
子を分極させる際には、図２に示す分極制御装置２０を
用いた。また電気機械結合係数は、電気機械結合係数測
定装置（図示せず）で測定した。尚、ここでは比較例、
実施例とも、圧電振動子として、寸法が長さ，幅，厚さ
がそれぞれ４．５ｍｍ，４．５ｍｍ，０．５ｍｍのチタ
ン酸ジルコン酸鉛を主成分とする圧電性セラミック基板
の両面に、Ａｇ電極を焼付けたものを用いた。
子を分極させる際には、図２に示す分極制御装置２０を
用いた。また電気機械結合係数は、電気機械結合係数測
定装置（図示せず）で測定した。尚、ここでは比較例、
実施例とも、圧電振動子として、寸法が長さ，幅，厚さ
がそれぞれ４．５ｍｍ，４．５ｍｍ，０．５ｍｍのチタ
ン酸ジルコン酸鉛を主成分とする圧電性セラミック基板
の両面に、Ａｇ電極を焼付けたものを用いた。
【００２７】（１）圧電振動子に電圧を一定時間印加し
て分極する方法 先ず、圧電振動子を１０個用意し、各圧電振動子につい
て、図３に示す圧電振動子３１のように固定治具２１に
固定し、図２に示すシリコンオイル槽２２に浸漬し、図
示しないホットプレートで圧電振動子を１１０℃の温度
に保温して微少電流計２３で１００Ｖの電圧を６０秒間
印加した後、１２００Ｖの電圧を１５分間印加した。
て分極する方法 先ず、圧電振動子を１０個用意し、各圧電振動子につい
て、図３に示す圧電振動子３１のように固定治具２１に
固定し、図２に示すシリコンオイル槽２２に浸漬し、図
示しないホットプレートで圧電振動子を１１０℃の温度
に保温して微少電流計２３で１００Ｖの電圧を６０秒間
印加した後、１２００Ｖの電圧を１５分間印加した。
【００２８】次に、１０個の圧電振動子それぞれをアル
コールで洗浄し、乾燥し、温度１５０℃で２時間エージ
ングを行い、各圧電振動子の電気機械結合係数を測定し
た。この結果を表１に示す。
コールで洗浄し、乾燥し、温度１５０℃で２時間エージ
ングを行い、各圧電振動子の電気機械結合係数を測定し
た。この結果を表１に示す。
【００２９】
【表１】
【００３０】表１より、電圧を一定時間印加する方法で
は、電気機械結合係数にばらつきがあることが確認され
た。 （２）圧電振動子に流れる電流を、洩れ電流も含めて積
分して算出される電荷量に基づいて分極する方法 先ずＩ60とＩ900 との関係式を算出するために用いられ
る圧電振動子を２０個用意した。
は、電気機械結合係数にばらつきがあることが確認され
た。 （２）圧電振動子に流れる電流を、洩れ電流も含めて積
分して算出される電荷量に基づいて分極する方法 先ずＩ60とＩ900 との関係式を算出するために用いられ
る圧電振動子を２０個用意した。
【００３１】次に、各圧電振動子について、図３に示す
圧電振動子３１のように固定治具２１に固定し、図２に
示すシリコンオイル槽２２に浸漬し、図示しないホット
プレートで圧電振動子を１１０℃の温度に保温し微小電
流計２３で電圧を印加し、本発明の実施形態の欄で述べ
たように、圧電振動子に１００Ｖの電圧を６０秒間印加
したときに流れる電流Ｉ60と、１２００Ｖの電圧を１５
分間印加したときに流れる電流Ｉ900 を測定した。
圧電振動子３１のように固定治具２１に固定し、図２に
示すシリコンオイル槽２２に浸漬し、図示しないホット
プレートで圧電振動子を１１０℃の温度に保温し微小電
流計２３で電圧を印加し、本発明の実施形態の欄で述べ
たように、圧電振動子に１００Ｖの電圧を６０秒間印加
したときに流れる電流Ｉ60と、１２００Ｖの電圧を１５
分間印加したときに流れる電流Ｉ900 を測定した。
【００３２】次に、各圧電振動子の、Ｉ60とＩ900 とを
グラフ上にプロットし、Ｉ60とＩ90 0 との関係式を求め
た。図４に作成されたグラフを示す。この図に示す各プ
ロットは、各圧電振動子の、Ｉ60とＩ900 との関係を示
し、実線は、カーブフィッティングにより得られた直線
であり、Ｉ60とＩ900 との関係式は以下のように算出さ
れた。
グラフ上にプロットし、Ｉ60とＩ90 0 との関係式を求め
た。図４に作成されたグラフを示す。この図に示す各プ
ロットは、各圧電振動子の、Ｉ60とＩ900 との関係を示
し、実線は、カーブフィッティングにより得られた直線
であり、Ｉ60とＩ900 との関係式は以下のように算出さ
れた。
【００３３】 Ｉ900 ＝０．３０８×Ｉ60−５．３８×１０-11 …（４） 次に、圧電振動子を１０個用意し、各圧電振動子につい
て、図３に示す圧電振動子３１のように固定治具２１に
固定し、図２に示すシリコンオイル槽２２に浸漬し、図
示しないホットプレートで圧電振動子を１１０℃の温度
に保温して微少電流計２３で１００Ｖの電圧を６０秒間
印加した後、１２００Ｖの電圧を１５分間印加するとと
もに、本実施形態の欄で述べたようなＩ60、Ｉ900 、Ｉ
t を測定し、（１）式を用いて、各圧電振動子に蓄積さ
れる電荷量Ｑa を求めた。
て、図３に示す圧電振動子３１のように固定治具２１に
固定し、図２に示すシリコンオイル槽２２に浸漬し、図
示しないホットプレートで圧電振動子を１１０℃の温度
に保温して微少電流計２３で１００Ｖの電圧を６０秒間
印加した後、１２００Ｖの電圧を１５分間印加するとと
もに、本実施形態の欄で述べたようなＩ60、Ｉ900 、Ｉ
t を測定し、（１）式を用いて、各圧電振動子に蓄積さ
れる電荷量Ｑa を求めた。
【００３４】次に、電荷量Ｑa が求められた１０個の圧
電振動子それぞれをアルコールで洗浄し、乾燥し、温度
１５０℃で２時間エージングを行い、各圧電振動子の電
気機械結合係数ｋを測定し、Ｑa とｋとを示すグラフを
作成し、Ｑa とｋとの関係式を求めた。図５に作成され
たグラフを示す。この図に示す各プロットは、各圧電振
動子の、Ｑa とｋとを示し、実線はカーブフィッティン
グにより得られた直線であり、Ｑa とｋとの関係式は以
下のように算出された。
電振動子それぞれをアルコールで洗浄し、乾燥し、温度
１５０℃で２時間エージングを行い、各圧電振動子の電
気機械結合係数ｋを測定し、Ｑa とｋとを示すグラフを
作成し、Ｑa とｋとの関係式を求めた。図５に作成され
たグラフを示す。この図に示す各プロットは、各圧電振
動子の、Ｑa とｋとを示し、実線はカーブフィッティン
グにより得られた直線であり、Ｑa とｋとの関係式は以
下のように算出された。
【００３５】 ｋ＝９．５２４×Ｑa ＋２．４７６ …（５） （５）式より、電気機械結合係数ｋをｋ＝１２％とする
ためには、電荷量Ｑaは、Ｑa ＝１μＣとなった。次
に、圧電振動子を１０個用意し、各圧電振動子をシリコ
ンオイル槽２２に浸漬し、図示しないホットプレートで
１１０℃の温度に保温し、各圧電振動子について微小電
流計２３で、１０ＯＶの電圧を６０秒間印加した後、１
２００Ｖの電圧を印加し、この電圧を印加し始めてから
１秒毎に、圧電振動子に流れる電流Ｉ t を測定するとと
もに（添字ｔは電圧を印加し始めてからの経過秒数を示
す）、以下に示す式を用いて、１２００Ｖの電圧を印加
し始めてから圧電振動子に蓄積される電荷量Ｑc を１秒
毎に求め、ｋ＝１２％とするためにＱc ＝１μＣになる
まで圧電体に電圧を印加した。
ためには、電荷量Ｑaは、Ｑa ＝１μＣとなった。次
に、圧電振動子を１０個用意し、各圧電振動子をシリコ
ンオイル槽２２に浸漬し、図示しないホットプレートで
１１０℃の温度に保温し、各圧電振動子について微小電
流計２３で、１０ＯＶの電圧を６０秒間印加した後、１
２００Ｖの電圧を印加し、この電圧を印加し始めてから
１秒毎に、圧電振動子に流れる電流Ｉ t を測定するとと
もに（添字ｔは電圧を印加し始めてからの経過秒数を示
す）、以下に示す式を用いて、１２００Ｖの電圧を印加
し始めてから圧電振動子に蓄積される電荷量Ｑc を１秒
毎に求め、ｋ＝１２％とするためにＱc ＝１μＣになる
まで圧電体に電圧を印加した。
【００３６】
【数３】
【００３７】ただし、ｘ；１２００Ｖの電圧を印加し始
めてからの経過秒数 次に、これら電圧印加後の１０個の圧電振動子をアルコ
ールで洗浄し、乾燥し、温度１５０℃で２時間エージン
グを行い、各圧電振動子の電気機械結合係数を測定し
た。この結果を表２に示す。
めてからの経過秒数 次に、これら電圧印加後の１０個の圧電振動子をアルコ
ールで洗浄し、乾燥し、温度１５０℃で２時間エージン
グを行い、各圧電振動子の電気機械結合係数を測定し
た。この結果を表２に示す。
【００３８】
【表２】
【００３９】表２により、洩れ電流を含めて積分する方
法により得られた結果は、表１に示す電圧を一定時間印
加する方法により得られた結果と比べると、圧電振動子
毎の電気機械結合係数ｋのばらつきは少ないが、ｋの値
は、ｋ＝１２％からずれていることが確認された。 （３）本発明の一実施形態の圧電体の分極方法（実施
例） 上述した洩れ電流をも含めて積分する方法では、圧電振
動子に蓄積される電荷量を求める際に（６）式を用いた
が、本実施例では、本発明の実施形態の欄で述べた
（２）式を採用した。
法により得られた結果は、表１に示す電圧を一定時間印
加する方法により得られた結果と比べると、圧電振動子
毎の電気機械結合係数ｋのばらつきは少ないが、ｋの値
は、ｋ＝１２％からずれていることが確認された。 （３）本発明の一実施形態の圧電体の分極方法（実施
例） 上述した洩れ電流をも含めて積分する方法では、圧電振
動子に蓄積される電荷量を求める際に（６）式を用いた
が、本実施例では、本発明の実施形態の欄で述べた
（２）式を採用した。
【００４０】先ず、圧電振動子を１０個用意し、各圧電
振動子をシリコンオイル槽２２に浸漬し、図示しないホ
ットプレートで１１０℃の温度に保温し、各圧電振動子
について微小電流計２３で、１０ＯＶの電圧を６０秒間
印加した後、１２００Ｖの電圧を印加し、この電圧の印
加を始めてから１秒毎に、圧電振動子に流れる電流Ｉ t
を測定するとともに（添字ｔは電圧を印加し始めてから
の経過秒数を示す）、本発明の実施形態の欄で述べた
（２）式を用いて、１２００Ｖの電圧を印加し始めてか
ら圧電振動子に蓄積される電荷量Ｑb を１秒毎に求め、
ｋ＝１２％とするためにＱb ＝１μＣになるまで圧電体
に電圧を印加した。
振動子をシリコンオイル槽２２に浸漬し、図示しないホ
ットプレートで１１０℃の温度に保温し、各圧電振動子
について微小電流計２３で、１０ＯＶの電圧を６０秒間
印加した後、１２００Ｖの電圧を印加し、この電圧の印
加を始めてから１秒毎に、圧電振動子に流れる電流Ｉ t
を測定するとともに（添字ｔは電圧を印加し始めてから
の経過秒数を示す）、本発明の実施形態の欄で述べた
（２）式を用いて、１２００Ｖの電圧を印加し始めてか
ら圧電振動子に蓄積される電荷量Ｑb を１秒毎に求め、
ｋ＝１２％とするためにＱb ＝１μＣになるまで圧電体
に電圧を印加した。
【００４１】次に、１０個の圧電振動子をアルコールで
洗浄し、乾燥し、温度１５０℃で２時間エージングを行
い、各圧電振動子の電気機械結合係数を測定した。この
結果を表３に示す。
洗浄し、乾燥し、温度１５０℃で２時間エージングを行
い、各圧電振動子の電気機械結合係数を測定した。この
結果を表３に示す。
【００４２】
【表３】
【００４３】表３に示すように、本発明の一実施例の分
極方法を用いて圧電体を分極する方法により得られた結
果は、表１、表２に示される結果と比べると、圧電振動
子毎の電気機械結合係数ｋのばらつきは小さく、またｋ
の値は所望の値１２％に近い値となった。
極方法を用いて圧電体を分極する方法により得られた結
果は、表１、表２に示される結果と比べると、圧電振動
子毎の電気機械結合係数ｋのばらつきは小さく、またｋ
の値は所望の値１２％に近い値となった。
【００４４】
【発明の効果】以上説明したように本発明の圧電体の分
極方法によれば、圧電体の分極量は高精度に制御され
る。
極方法によれば、圧電体の分極量は高精度に制御され
る。
【図１】従来の圧電体の分極方法で求められる積分量と
本発明の圧電体の分極方法で求められる積分量との差異
を説明するグラフである。
本発明の圧電体の分極方法で求められる積分量との差異
を説明するグラフである。
【図２】分極制御装置を示す図である。
【図３】図２に示す分極制御装置を構成する固定治具、
およびその固定治具に固定された圧電振動子を示す図で
ある。
およびその固定治具に固定された圧電振動子を示す図で
ある。
【図４】圧電振動子の、１００Ｖの電圧を６０秒間印加
した時に流れる電流及び１２００Ｖの電圧を１５分間印
加した時に流れる電流を示すグラフである。
した時に流れる電流及び１２００Ｖの電圧を１５分間印
加した時に流れる電流を示すグラフである。
【図５】圧電振動子の、供給される電荷量及び電気機械
結合係数を示すグラフである。
結合係数を示すグラフである。
２０ 分極制御装置 ２１ 固定治具 ２２ シリコンオイル槽 ２３ 微小電流計 ２４ コンピュータ ３１ 圧電振動子
Claims (3)
- 【請求項１】 圧電体に電圧を印加することにより該圧
電体を分極する圧電体分極方法において、 電圧の印加に起因して前記圧電体を流れる電流のうち
の、洩れ電流を除く電流部分を積分し、その積分量に基
づいて該圧電体の分極量を制御することを特徴とする圧
電体の分極方法。 - 【請求項２】 分極に先立って前記圧電体の絶縁抵抗値
を測定し、該絶縁抵抗値から前記洩れ電流を求めること
を特徴とする請求項１記載の圧電体の分極方法。 - 【請求項３】 前記圧電体の分極開始時の、時間変化に
対する該圧電体を流れる電流の特性カーブから、前記洩
れ電流を求めることを特徴とする請求項１記載の圧電体
の分極方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27265596A JPH10125972A (ja) | 1996-10-15 | 1996-10-15 | 圧電体の分極方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27265596A JPH10125972A (ja) | 1996-10-15 | 1996-10-15 | 圧電体の分極方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10125972A true JPH10125972A (ja) | 1998-05-15 |
Family
ID=17516957
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27265596A Withdrawn JPH10125972A (ja) | 1996-10-15 | 1996-10-15 | 圧電体の分極方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10125972A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110993784A (zh) * | 2019-11-29 | 2020-04-10 | 西安交通大学 | 一种具有可调控磁电效应的磁电驻极体及其制备方法 |
| CN114942261A (zh) * | 2022-05-26 | 2022-08-26 | 四川大学 | 一种基于极化电流分析的硅橡胶中水分及硅油含量测定方法 |
-
1996
- 1996-10-15 JP JP27265596A patent/JPH10125972A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110993784A (zh) * | 2019-11-29 | 2020-04-10 | 西安交通大学 | 一种具有可调控磁电效应的磁电驻极体及其制备方法 |
| CN110993784B (zh) * | 2019-11-29 | 2022-05-06 | 西安交通大学 | 一种具有可调控磁电效应的磁电驻极体及其制备方法 |
| CN114942261A (zh) * | 2022-05-26 | 2022-08-26 | 四川大学 | 一种基于极化电流分析的硅橡胶中水分及硅油含量测定方法 |
| CN114942261B (zh) * | 2022-05-26 | 2023-07-04 | 四川大学 | 一种基于极化电流分析的硅橡胶中水分及硅油含量测定方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20040106 |