Boletín de la Sociedad Española de Cerámica y Vidrio (Feb 2002)
Manifestación de la estructura de dominios en el comportamiento dieléctrico no lineal de una cerámica piezoeléctrica
Abstract
It has been intended to improve the description of the nonlinear dielectric behavior of piezoelectric ceramic PZT, by applying diverse external actions, in order to correlate it to the phenomena that occur due to its structure. By using a bridge built for this purpose, the current obtained by applying a harmonic high voltage of low frequency is analyzed. It is intended to do not use any previous model in the treatment of the data. It can be seen that the nonlinear behavior depends explicitly on the field amplitude. The nonlinear increment of the dielectric constant can be split into two parts. One of them, ε<sub>α</sub>, does not depend on the instantaneous field, and its value is higher in soft than in hard materials. It is also higher if the ceramics has been deaged or if its polarization has been altered. None of these effects occurs to the other part of the increment of ε. Furthermore, losses are closely related to the term ε<sub>α</sub> for all types of PZT. It is reasonable to expect that this term comes from the nonreversible movement of non-180º domain walls. The term ε<sub>α</sub> depends on the amplitude E0 through a power function, with a fractional power that depends on ceramic type.<br><br>Se pretende mejorar la descripción del comportamiento dieléctrico no lineal de cerámicas piezoeléctricas PZT, sometidas a distintas acciones exteriores, para correlacionarlo con los distintos procesos que se desarrollan en él debidos a su estructura. Mediante un puente, construido ad hoc, se analiza la corriente obtenida al aplicar una tensión sinusoidal de gran amplitud y baja frecuencia. Se intenta que en el proceso de datos no se presuponga la validez de ningún modelo. Se observa que el comportamiento no lineal depende explícitamente de la amplitud del campo. El incremento no lineal de la constante dieléctrica puede desdoblarse en dos fracciones. Una de ellas, ε<sub>α</sub>, no depende del campo instantáneo, siendo mucho mayor en los materiales blandos que en los duros. Es también mayor en cerámicas no envejecidas , o cuya polarización ha sido alterada. Nada de ello ocurre con la fracción restante. Las pérdidas están relacionadas directamente con el término ε<sub>α</sub> para todos los tipos de PZT. Es razonable suponer que dicho término aparece a causa del movimiento irreversible de las paredes de dominio. El término ε<sub>α</sub> depende de la amplitud del campo a través de una función potencial, cuyo exponente fraccionario depende del tipo de cerámica.
