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PZT-PMN-BF四元系压电陶瓷材料及压电变压器的制备

朱超锋  
【摘要】:随着近年来压电陶瓷材料性能的提高和电子器件微型化、集成化的发展,压电变压器越来越引起人们的重视,相对于传统线绕式电磁变压器,压电变压器具有高升压比、高转换率、耐高温高压、耐潮湿、抗电磁干扰、短路自保护等优异性能,且由于体积小、质量轻,特别适应电子电路向集成化、片式化发展的趋势。 为了提高压电变压器的性能并降低烧结温度,本文在广泛吸收他人经验及已有成果的基础上对压电陶瓷材料进行了研究,引入BiFeO_3掺杂改性并通过工艺改进等研究制备出一种新的低温烧结高性能压电陶瓷材料;优化了工艺中的关键问题;对驱动电路进行详细研究,设计出相应的自适应性驱动电路;设计制作出Rosen型压电变压器,并测试分析了压电变压器的工作特性。 本论文的主要工作如下: 1.采用改进的共沉淀法制备了精细PbZr_(0.53)Ti_(0.47)O_3(PZT)粉体,然后与定比Nb_2O_5、MnO_2、PbO(以形成PbMn_(1/3)Nb_(2/3)O_3)及定比Bi_2O_3、Fe_2O_3(以形成BiFeO_3)混合均匀,采用传统的固相烧结工艺,制备出低温烧结0.9(PbZr_(0.53)Ti_(0.47)O_3)-αPbMn_(1/3)Nb_(2/3)O_(3~-) βBiFeO_3(简称PZT-PMN-BF,其中α+β=1,α、β为摩尔比)新型四元系压电陶瓷材料,并确定详细工艺条件。 2.基于PZT-PMN-BF四元系压电陶瓷材料设计制作出Rosen型压电变压器压电片,对极化这一关键工艺采用复合极化(硅油极化与高温极化相结合)很好的解决了陶瓷片极化易断裂的问题。 3.设计了相应的自适应性驱动电路,用单片机来实现对压电变压器压电片谐振频率的自动跟踪,保证压电变压器的最佳工作状态,以满足压电变压器动态应用时期驱动电源的要求。 4.对压电变压器进行了主要特性测试,结果分析表明低温烧结PZT-PMN-BF四元系压电陶瓷材料适合于制作压电变压器,且温度


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