Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society (한국산학기술학회논문지)

The Korea Academia-Industrial cooperation Society (한국산학기술학회)
권호 표지
DOI QR코드

DOI QR Code

A study on the composition of piezoelectric ceramic for high-power piezoelectric transformer

고출력 압전 변압기용 압전 세라믹의 조성에 관한 연구

  • Received : 2010.11.04
  • Accepted : 2011.01.13
  • Published : 2011.01.31
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

In order to develope piezoelectric transformer for the ballast of fluorescent lamp, the composition of piezoelectric ceramics was 0.95Pb($Zr_xTi_{1-x}$)O3+yPb($Mn_{1/3}Nb_{2/3}$)$O_3$+(0.05-y)Pb($Sb_{1/2}Nb_{1/2}$)$O_3$. PMN compound was selected to improve mechanical quality factor and PSN to prevent the decrease of dielectric constant and electromechanical coupling coefficient. Dielectric and piezoelectric characteristics in the region of MPB of 0.95Pb($Zr_xTi_{1-x}$)$O_3$+yPb($Mn_{1/3}Nb_{2/3}$)$O_3$+(0.05-y)Pb($Sb_{1/2}Nb_{1/2}$)$O_3$ ceramics was discussed both quantatively and qualitatively.

본 연구에서는 고출력 압전 변압기에 적합한 압전 세라믹을 찾고자 그 조성으로 PZT계에 $Pb(Mn_{1/3}Nb_{2/3})O_3$와 $Pb(Sb_{1/2}Nb_{1/2})O_3$이 첨가된 3성분계 조성인 0.95Pb($Zr_xTi_{1-x}$)$O_3$+yPMN+(0.05-y)PSN으로 하였는데, 기계적 품질계수를 향상시킬 목적으로 PMN을 선정하였고, PSN은 유전율 및 전기기계 결합계수가 PMN으로 인해 저하되는 것을 방지 하고자 선정하였다. 이 3성분계 조성에서 최적의 성능을 가질 수 있는 MPB(Morphotropic Phase Boundary) 영역에서 유전 압전 및 전기적 특성을 정량적 정성적으로 검토하였다.

Keywords

References

  1. M. Nishiba, S. Kawashima, I. Ueda, and H. Ouchi, "Piezoelectric Ceramics for High Power Use," Nat'l Tech. Report, Vol. 28, No. 6, pp. 1115-1122, 1982.
  2. T. Izaki, K. Terao, K. Murakawa, and Y. Ariake, "The Developement of Piezoelectric Ceramics with Large Piezoelectric Strains," The Sumitomo Search, No. 44, pp. 278-284, 1990.
  3. Koji Ogiso, Piezoelectric ceramic composition for surface acoustic wave device and surface acoustic wave device, US Patent No. 6,423,245, 2002.
  4. 박재환 외, "$MnO_2$ 첨가에 따른 PMN-PT계 완화형 강유전체에서의 압전특성", 한국세라믹학회논문지, Vol. 37, No. 10, pp. 1021-1024, 2000.
  5. 윤광희 외, "PSN 치환이 PNN-PZT 세라믹스의 미세 구조 및 압전 특성에 미치는 영향", 전기전자재료학회지, Vol. 14, No. 5, pp. 356-361, 2001.
  6. 나은상 외, "$Pb_{(1-x)}Cd_{x}[(Mn,\;Sb),\;Zr,\;Ti]O_{3}$ 세라믹스의 소결 거동 및 압전특성에 관한 연구", 한국세라믹학회지, Vol. 37, No. 4, pp. 395-401, 2000.
  7. 안영필 외, "2가 및 6가의 첨가제에 따른 PZT 자기의 유전적 성질에 관한 연구" 한국세라믹학회논문지, Vol. 20, No. 1, pp. 19-24, 1983.
  8. 조봉희 외, "초음파센서수신기용 PZT-PNN계 압전세라믹스에 $MnO_2$ 첨가가 미치는 영향", 전기전자재료학회논문지, Vol. 1, No. 4, pp. 17-24, 1988.
  9. 박재환 외, ""$MnO_2$ 첨가에 따른 PMN-PT계 완화형 강유전체에서의 압전특성", 한국세라믹학회논문지, Vol. 37, No. 10, pp. 1021-1024, 2000.
  10. S. Hirose, Y. Yamayoshi, M. Taga, and H. Shimizu, "A Method of Measuring the Vibration Level Dependence of Impedance-Type Equivalent Circuit Constants," Jpn. J. Appl. Phys., Vol. 30, Suppl. 30-1, pp. 117-119, 1990.
  11. S. Takahashi and S. Hirose, "Vibration-level Characteristics of Lead-Zirconate-Titanate Ceramics," Jpn. J. Appl. Phys., Vol. 31, No. 9B, pp. 3055-3057, 1992. https://doi.org/10.1143/JJAP.31.3055
  12. Takenobu Sakai and Hiroshi Kawamoto, "Relationship between Electrical Properties and Dynamic Displacement of Piezoelectric Pellets", Journal of the Ceramic Society of Japan, Vol. 105, No. 12, pp. 1120-1124, 1997. https://doi.org/10.2109/jcersj.105.1120
  13. Hidemasa Kawai, Yasuhiro Sasaki, Takeshi Inoue, Takayuki Inoi, Koichi Zama, and Sadayuki Takahashi, "High Power Piezoelectric Ceramics", NEC Technical Journal, Vol. 49, No. 10, 1996.