Contribution of reversible processes to the non-linear dielectric response in hard lead zirconate titanate ceramics

Se estudia la dependencia entre la constante dieléctrica y las pérdidas con el campo eléctrico aplicado, así como entre la constante dieléctrica y las pérdidas dieléctricas. Los resultados muestran que las cerámicas PZT duras no pueden ser decritas por el modelo de Rayleigh, pues la respuesta histerética de estos materiales no puede ser atribuida exclusivamente a la contribución de procesos irreversibles. Las medidas experimentales muestran la existencia de procesos reversibles, relacionados con movimientos de arqueo de dominios que contribuyen a la constante dieléctrica sin producir pérdidas. Esta contribución reversible es independiente del envejecimiento de la cerámica.Peer Reviewe

Extrinsic behaviour of PZT ceramics near the morphotropic phase transition

The aim of this work is to study the dependence of the linear and non-linear dielectric, piezoelectric and mechanical coefficients on the Ti fraction in PZT ceramic compositions near the morphotropic phase boundary. The dependence of these coefficients with the defect concentration is also analysed. Special attention is given to the extrinsic piezoelectric measurements related to the domain wall movement. Since the non-linear behaviour is produced by the extrinsic phenomenon, the non-linear measurements provide a good extrinsic characterization of materials. In all cases the physical explanation of the behaviour is sought.Peer Reviewe

Nonlinear behavior in a piezoelectric resonator: a method of analysis

Theories used for understanding nonlinear behavior of piezoelectric resonators are usually only valid for a given range of amplitudes. Thus, important discrepancies can sometimes be observed between theory and experiment. In this work, a simplified model of the resonator is assumed in order to extend the analysis of nonlinear behavior to any kind of nonlinear function, without a significant increase of mathematical complexity. Nevertheless, nonlinearities are considered to be weak enough to be taken as perturbations. An asymptotic method is used to obtain the first and second order perturbations of the response to an harmonic excitation applied to the system, and each one is separated into Fourier series. Nonlinearity is described by two functions-/spl Phi/, (S,D,S/spl dot/,D/spl dot/) and /spl Psi/ (S,D,S/spl dot/,D/spl dot/)-that must be added to the constitutive equations that give T and E as functions of S and D. These functions can be split into their symmetrical and antisymmetrical parts, which have different incidence over the perturbation terms. In order to simplify the problem, no mechanical excitation is considered, the electrical one is taken as strictly harmonic, and the current rather than the e.m.f. is taken as initial data. As an application example, this method is applied in order to find the second harmonic generation for a particular kind of nonlinearity.Peer ReviewedPostprint (published version

Direct piezoelectric effect d33 non-linearity in PZT ceramics

Se ha implementado una nueva técnica de medida aplicando un esfuerzo uniaxial sobre la muestra y midiendo la carga generada. Se aplica un esfuerzo suficientemente intenso para producir efectos no lineales, y se analiza la respuesta no sólo en función de la amplitud del esfuerzo sino de su valor instantáneo. Se ha observado que el coeficiente d33 aumenta siempre linealmente con la amplitud, tanto en las cerámicas PZT comerciales blandas como en las duras, en este último caso al revés de lo que ocurre con su comportamiento dieléctrico, elástico e incluso piezoeléctrico inverso (d31). Se observa también el decrecimiento lineal de d33 al aumentar el esfuerzo Tbias. La relación entre los coeficientes d33 imaginario y real en los materiales blandos es la esperada según el modelo de Rayleigh, pero no así en los duros, tal como ocurre también en el caso dieléctrico.Peer Reviewe

Influence of extrinsic contribution on the macroscopic properties of hard and soft lead zirconate titanate ceramics

In this work, the contribution of the extrinsic effect to the macroscopic properties in soft and hard lead zirconate titanate ceramics is directly evaluated. Close to the room temperature, poled hard ceramics show an anomalous behavior, which is notably different from that of soft ceramics, not only in dielectric but also in piezoelectric and elastic responses. Hence, at room temperature their properties are thermally stable and the losses are unusually low. It is suggested that two mechanisms are present, with one mechanism inhibiting the other.Peer ReviewedPostprint (published version

Caracterización del coeficiente extrínseco en cerámicas PZT cerca de la transición de fase morfotrópica

El comportamiento extrínseco de las cerámicas PZT, relacionado con el movimiento de las paredes de los dominios, comporta efectos no lineales grandes. Esta correspondencia entre efectos extrínsecos y no linealidades puede ser utilizada para caracterizar las cerámicas con el fin de optimizar sus propiedades piezoeléctricas. El objetivo de este trabajo es el estudio de la dependencia de los coeficientes lineales y no lineales dieléctricos, piezoeléctricos y elásticos con la fracción de Ti en cerámicas PZT con composiciones de Zr-Ti cerca de la transición de fase morfotrópica (MPB). También se analiza la dependencia de estos coeficientes con la concentración de impurezas, utilizando para ello cerámicas del tipo duras y con dos niveles de dopaje aceptor, alto y bajo.Peer Reviewe

Unexpected dielectric response in lead zirconate titanate ceramics: The role of ferroelectric domain wall pinning effects

Temperature dependent dielectric response has been measured in Pb(Zr1-xTix)O-3 ceramics. Samples of different compositions (x=0.40, 0.47, and 0.60), pure and doped with Nb-or Fe, were studied at temperatures between 15 and 700 K and in the frequency range from 100 Hz to 1 MHz. Unexpected dielectric behavior has been found around room temperature. Anomalous temperature dependent permittivity is observed in pure and Fe-doped samples but not in Nb-doped samples. The anomaly appears related to the presence of oxygen vacancies but not on the sample crystallographic phase. The authors suggest that the anomaly may be a manifestation of the domain wall pinning effect. (C) 2007 American Institute of Physics.Peer ReviewedPostprint (published version

Oscilaciones y ondas

Descripció del recurs: 2 de maig de 2012Oscilaciones y ondas quiere ser un texto que inicie al estudiante en el conocimiento del modelo ondulatorio de una manera unificada. Su nivel va algo más allá del que es habitual en una física básica universitaria, pero puede ser seguido por un alumno de primer año de universidad de una carrera técnica o científica. Su contenido teórico se complementa con ejercicios, de los que se incluye el resultado, y con ejemplos desarrollados paso a paso

Oscilaciones y ondas

Descripció del recurs: 2 de maig de 2012Oscilaciones y ondas quiere ser un texto que inicie al estudiante en el conocimiento del modelo ondulatorio de una manera unificada. Su nivel va algo más allá del que es habitual en una física básica universitaria, pero puede ser seguido por un alumno de primer año de universidad de una carrera técnica o científica. Su contenido teórico se complementa con ejercicios, de los que se incluye el resultado, y con ejemplos desarrollados paso a paso.2a ed

Oscilaciones y ondas

Descripció del recurs: 2 de maig de 2012Oscilaciones y ondas quiere ser un texto que inicie al estudiante en el conocimiento del modelo ondulatorio de una manera unificada. Su nivel va algo más allá del que es habitual en una física básica universitaria, pero puede ser seguido por un alumno de primer año de universidad de una carrera técnica o científica. Su contenido teórico se complementa con ejercicios, de los que se incluye el resultado, y con ejemplos desarrollados paso a paso.2a ed