壓電陶瓷換能器的性能取決于溫度,溫度的變化將改變壓電陶瓷的性能。例如靜電容量和損耗因子會(huì)隨著溫度的升高而增加,而過高的溫度會(huì)降低性能和使用壽命。因此溫度是影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的一個(gè)非常重要的因素,建議用戶在不同應(yīng)用環(huán)境下的實(shí)驗(yàn)過程中,考慮溫度因素。
溫度的升高會(huì)導(dǎo)致壓電陶瓷的介電常數(shù)發(fā)生明顯的變化,即壓電陶瓷的靜電容量會(huì)發(fā)生變化,并且壓電陶瓷的靜電容量,會(huì)從室溫到80℃增加約40%。壓電陶瓷換能器的應(yīng)用溫度范圍,取決于壓電陶瓷材料的居里溫度。通常使用的堆疊型壓電陶瓷PST 150系列居里溫度為155℃,推薦的安全使用溫度為- 25~80℃。
對(duì)于高壓壓電陶瓷hs / ht材料,居里溫度為340℃,推薦的安全使用溫度約為175℃。低壓和高溫壓電陶瓷能耐受的溫度是200℃。許多應(yīng)用可以在高溫環(huán)境下運(yùn)行。此時(shí)標(biāo)準(zhǔn)壓電陶瓷已經(jīng)不能滿足用戶的需求。只能選擇具有特殊材料的高溫壓電陶瓷,該內(nèi)核可提供堆疊NAC 6024系列或xmt系列機(jī)械封裝壓電陶瓷,用于明天的高溫200℃環(huán)境,并可用于150℃環(huán)境。
當(dāng)然內(nèi)核可以提供壓電陶瓷,用于明天- 273℃的低溫。然而低于室溫的壓電陶瓷的壓電效應(yīng)會(huì)隨之降低,壓電陶瓷的輸出和位移也會(huì)大大降低。在低溫< 260 K時(shí),損耗約為0 / K 在液氮條件下,壓電陶瓷的位移約為室溫的10 %。
壓電陶瓷片是半雙極壓電陶瓷,也就是說,壓電陶瓷能夠承受的負(fù)壓是正電壓的20 %。由于壓電陶瓷材料在低溫環(huán)境下抗去極化能力的急劇增加,有可能在超低溫環(huán)境下驅(qū)動(dòng)壓電陶瓷雙極,從而實(shí)現(xiàn)雙位移。例如,PST 150在77k低溫下將其應(yīng)變能力降低到室溫的20 %,但是40 %的室溫單極位移可以通過雙極方法獲得。
在超低溫環(huán)境中,需要選擇導(dǎo)熱系數(shù)較低的錳銅線,以保持低溫環(huán)境不受影響。在一些需要高頻振動(dòng)的應(yīng)用中,如精密加工和主動(dòng)振動(dòng)控制,方法主要是外部空氣冷卻或核心的熱穩(wěn)定以及散熱片裝置的快速熱傳導(dǎo),從而降低高頻發(fā)熱對(duì)壓電陶瓷造成損壞的風(fēng)險(xiǎn)。選擇核心熱穩(wěn)定劑,可以將壓電陶瓷的動(dòng)態(tài)功率提高三倍以上。