• The Journal of the Acoustical Society of Korea
• /
• v.23 no.2
• /
• pp.103-108
• /
• 2004

In this paper, all the materials constants of the PMN-32%PT single crystals grown by the solid state crystal growth method were measured by the resonance method. PMN-PT crystals of tetragonal symmetry have six elastic constants, three piezoelectric constants and two dielectric constants for their independent material constants. These materials constants were extracted from six sets of crystal samples of each different geometry to have different vibration modes respectively. Measured results showed that the crystal has larger electromechanical coupling factor k/sub 33/ (∼86%) and piezoelectric constant d/sub 33/ (∼1200pC/N) than conventional piezoceramics. Validity of the measurement was confirmed through comparison of the results with the impedance spectrum from finite element analysis of the samples and the results measured with a commercial do meter.

• Electrical & Electronic Materials
• /
• v.1 no.2
• /
• pp.162-167
• /
• 1988

본 논문에서는 Pb(Sn$_{1}$7/Mn$_{2}$7/Nb$_{4}$7/)O$_{3}$- Pb(Zr, Ti)O$_{3}$계에 La$_{2}$O$_{3}$를 첨가하여 그양에 따른 압전일 전기력 성질의 변화를 고찰하였다. La$_{2}$O$_{3}$ 첨가량의 증가에 따라 유전상수, 압전 d상수, 유전손실, 비저항 등은 증가하였으나 경시 변화량은 오히려 감소하였다.

• Journal of the KSME
• /
• v.29 no.4
• /
• pp.414-425
• /
• 1989

본 연구를 통하여 원하는 감도와 부착 공진 주파수가 주어질 때 실제로 이러한 성능을 갖는 압 축식 압전형의 가속도계를 이론적으로 설계하여 제작할 수 있었으며 보정 실험을 통하여 실험 가속도계는 실제 설계값에 가까운 성능을 나타내었다. 설계, 제작된 실험 가속도계의 특성 실 험을 통하여 다음과 같은 결론을 얻었다. (1) 가속도계의 감도는 압전 소자의 압전 상수가 일 정할 때 관성 질량에 따라서만 지배되는 것이 아니라 압전 소자의 크기에 따라서도 달라진다. (2) 높은 감도의 가속도계를 설계하기 위해서는 단일 압축식의 설계보다는 이중 압축식의 설계를 행하는 것이 바람직하며 감도가 큰 가속도계 일수록 0.1g 이하의 낮은 가진 레벨에서의 특성도 아주 좋다. (3) 높은 주파수에서의 특성이 좋은 가속도계를 설계하기 위하여서는 단일 압축식 으로 설계하는 것이 좋으며 압전 소자의 두께는 얇은 것이 좋다. (4) 압전 소자와 관성 질량의 접착시에 전도성 접착제를 사용하지 않아도 기포를 제거한 양호한 에폭시계통의 접착제를 사용 하여 접착층의 두께를 최대한 얇게 하면 설계값에 가까운 감도를 가진 가속도계를 제작할 수가 있다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
• /
• 2009.11a
• /
• pp.94-94
• /
• 2009

전기 에너지를 기계적 에너지 변환하고 또한, 기계적 에너지를 전기 에너지로 변환할 수 있는 압전 세라믹스는 압전 변압기 (piezoelectric transformer), 초음파모터, 센서등과 같은 응용분야에 넓게 사용되고 있다. 특히, 압전 변압기의 설계와 제조방법에 대해서는 이미 상당히 많은 연구가 수행되어 왔다. 특히, 전원장치에 있어서는 현재 주요부품으로 사용되고 있는 권선형 변압기와 같은 전자 변환기의 대체품으로서 누설손실이 없는 압전세라믹스 소재의 특성을 이용한 압전변압기의 개발과 응용연구가 국내외적으로 활발히 진행 중이다. 하지만 지금 까지 널리 사용된 PZT계 압전 세라믹스는 환경문제에 있어서 문제점을 가지고 있다. $1200^{\circ}C$ 이상에서 소결되는 PZT계열의 압전세라믹스 소재를 사용한 전자부품의 60~70%이상이 PbO로 구성되어 있기 때문에 $1000^{\circ}C$ 부근에서 급격한 휘발특성을 보이는 PbO로 인한 환경오염문제가 대두되고 있다. 압전변압기, 초음파모터등에 사용될 수 있는 무연계 압전재료 중에 PZT 압전소자의 기능을 대체할 만한 물질로는 높은 큐리온도와 우수한 압전특성을 보이는 $(Na,K)NbO_3$세라믹스가 가장 유력한 것으로 알려져 있다. 즉, 압전변압기용 조성 세라믹스는 높은 에너지 변환효율을 위해서 전기기계 결합계수($k_p$)가 커야 되며, 발열에 의한 온도 상승을 억제하기 위하여 기계적 품질계수($Q_m$)가 큰 것이 바람직하다. 또한, 높은 전류를 발생하기 위해서는 유전상수가 커, 압전변압기의 출력측 정전용량을 크게 하여야 한다. 본 연구에서는 무연계 압전세라믹스를 개발하고, 이를 이용한 전력밀도(power density)가 높은 무연계 압전변압기를 제작하여 그에 대한 전기적 특성을 조사하였다. 따라서 본 연구에서는 무연 압전변압기용 압전 세라믹스를 개발하기 위해 뛰어난 압전 및 유전특성을 가진 무연$(Na,K)NbO_3$계 세라믹스를 기본조성으로 하였고, KCN을 복합 첨가하여 볼 변화에 따른 미세구조, 압전 및 유전특성을 조사하고. 가장 우수한 조성으로 비납 압전변압기를 제작하여 전기적특성을 조사하였다.

• Journal of the Korean Ceramic Society
• /
• v.37 no.9
• /
• pp.871-878
• /
• 2000

본 연구는 3mol% Pb(Sb$_{1}$2/Nb$_{1}$2/)O$_3$가 첨가된 상경계 영역의 Pb(Zr,Ti)O$_3$(PSN-PZT) 세라믹스에 대하여 RT66A와 광섬유센서를 이용하여, 교류강전계 하에서 압전 및 유전특성을 조사하였다. PSN-PZT 세라믹스의 압전 및 유전 특성에 미치는 non-180$^{\circ}$분역 재배열의 영향을 평가하기 위하여 RT66A와 MTI-2000 Fotonic$^{TM}$ sensor를 이용하여 인가전계와 주파수의 함수로 전계유기변위를 측정하였다. 그 결과, 교류강전계 하에서 전계유기변위는 강전계, 저주파수에서 큰 이력현상을 나타내고, 전계유기변위로부터 결정된 유효압전상수는 주파수가 감소할수록 증가하는 거동을 나타내고 있으며, 이러한 거동은 non-180$^{\circ}$분역 재배열의 영향으로 해석되었다.

• Proceedings of the KIEE Conference
• /
• 2007.07a
• /
• pp.1355-1356
• /
• 2007

SMD type 압전레조네이터 제작을 위한 압전 조성물을 찾고자 PLT 세라믹스에 B-site Ti 자리에 Mn을 치환시키고 소결첨가제로서 CuO를 첨가하였다. $0{\sim}0.4wt%$ CuO를 첨가하여 1150, 1200, $1250^{\circ}C$로 각각 소결한 후 소결온도 및 CuO 첨가량에 따른 압전 및 유전특성을 관찰하였다. CuO 첨가량에 따라 1150, $1200^{\circ}C$ 소결시 밀도가 증가하였고, $1250^{\circ}C$ 소결시 기계적 품질계수가 증가하였다. 소결온도 $1250^{\circ}C$, 0.1wt% CuO 첨가시 밀도, 전기기계 결합계수(kp), 유전상수, 기계적 품질계수는 7.5[g/cm3], 0.1, 253, 1776을 각각 나타내었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
• /
• 2004.07b
• /
• pp.684-687
• /
• 2004

일반적으로 적층형 압전 액츄에이터의 변위는 액츄에이터의 내부 적층수와 압전정수($d_{33}$)에 비례적으로 증가한다. 그러나 압전현상을 이용한 액츄에이터는 전기적, 기계적 부하에 의한 dipole 거동을 보이기 때문에 domain wall에 의한 압전정수의 비선형 거동을 보인다. 본 논문에서는 PMN-PZ-PT 세라믹스를 이용하여 $2{\times}3{\times}10$ (mm)의 적층형 세라믹 액츄에이터를 제조 후 1kV/mm의 일정한 전계를 인가하고 $0\sim990N$의 기계적 부하 인가하에서 적층형 세라믹 액츄에이터의 비선형 특성을 조사하였다. 압전 액츄에이터의 비선형 거동은 기계적 응력에 의한 유전 및 전왜 특성에 영향주고, 액츄에이터의 변위 특성은 유전 및 전왜 특성의 영향에 크게 의존한다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
• /
• 2008.06a
• /
• pp.337-337
• /
• 2008

Acoustic emission(AE) 센서의 감도개선을 위해 적합한 압전소자의 특성향상에 대해 연구하였다. AE 센서기술은 재료 내부에 마이크로크랙에 의해 변형과 손상이 생길 때 발생하는 기계적인 진동을 고감도 압전소자를 통해 전기적인 신호로 변환해 재료의 이상 유무를 알 수 있는 유용한 방법이다. AE 센서는 압전소자와 구리 캡 그리고 구리와 황동재질의 떨림판으로 구성되어 있다. 재료의 손상을 알기위한 변위가 낮을 경우 약한 AE 신호가 발생하며 검출하기가 어렵다. 미세변위에 의한 AE신호를 검출하기 위해서는 우수한 전기기계결합계수 (kp)와 압전상수($d_{33}$)를 갖는 압전소자가 필요하다. 이에 본 연구에서는 Pb$(Zr_{0.54}Ti_{0.46})O_3$ + x wt%$Cr_2O_3$ + y wt%$Nb_2O_5$ 조성에서 $Cr_2O_3$, $Nb_2O_5$ 첨가량 x, y 변화에 따른 압전특성과 AE센서특성을 고찰하였다.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
• /
• v.26 no.4
• /
• pp.63-68
• /
• 2019

Dielectric and piezoelectric properties of PIN-PMN-PT piezoelectric single crystals with variation of temperature and compressive stress were investigated. The crystal phase of the single crystal was changed from the ferroelectric rhombohedral structure to tetragonal structure in the 110℃ region and from the tetragonal structure to the paraelectric cubic structure in the 190℃ region. The piezoelectric constant and relative dielectric constant were calculated from the rate of change of polarization and displacement with the application of electric field, which was similar to the value measured from the instrument. As the compressive stress applied to the sample increased, the piezoelectric constant d₃₃ and relative dielectric constant values tended to increase. When the compressive stress applied to the sample at 5℃ was 60 MPa, the d₃₃ was calculated as 4,500 pC/N. At 60℃, the relative dielectric constant of 62000 was calculated when the compressive stress applied to the sample was 40 MPa. The increase in piezoelectric constant and relative dielectric constant when the compressive stress increased could be attributed to the phase transition from the rhombohedral structure to orthorhombic.

• Journal of the Korean Ceramic Society
• /
• v.38 no.8
• /
• pp.724-731
• /
• 2001

스크린 인쇄법에 의해 Si 기판에 PZT 후막의 제조에 있어서 주요 문제점은 낮은 소결밀도 및 PZT 후막과 Si 기판과의 반응현상이다. 이러한 현상을 억제하기 위해 본 연구에서는 스크린 인쇄법 및 PZT sol-gel 처리법의 혼합된 방법을 채택하여 Pt/TiO$_2$/YSZ/SiO$_2$/Si(100) 기판에 Zr/Ti 비가 52/48인 PZT 후막을 제조하였으며, 소결온도에 따른 잔류분극(P$_{r}$), 유전상수($\varepsilon$$_{r}$) 및 압전상수(d$_{33}$)를 측정하였다. 인쇄된 PZT 후막에 졸 처리함으로써 단순히 인쇄된 후막에 비해 전기적 특성이 증진된 결과를 얻었다.다.