Критерии оценки микроактюаторов.

Для оценки качества микроактюаторов используются следующие показатели: Линейность, точность, погрешность, разрешение, воспроизводимость, гистерезис, пороговое значение, холостой ход, шум, дрейф, силовая характерстика, устойчивость, скорость, переходная характеристика, ранжирование, выход по мощности.

Численное значение данных показателей определяется физическими свойствами материала и процессов характерных для него. В основе теории пьезоэлектрических актюаторов лежит прямой пьезоэлектрический эффект - появление электрических зарядов разного знака на противоположных гранях некоторых кристаллов при их механических деформациях: сжатии, растяжении и т.п и обратный пьезоэлектрический эффект - состоит в деформации этих же кристаллов под действием внешнего электрического поля. Основная формула для прямого эффекта: ,

(2.18)

Для обратного эффекта применяют выражение вида:

(2.19)

где - вектор электрического смещения, - напряжённость электрического поля, - относительная деформация, - механическое напряжение. Основными параметрами являются: - пьезоэлектрические коэффициенты, - коэффициенты упругой деформации, коэффициенты диэлектрической проницаемости .

Впервые микроактюаторы начали применять используя естественные монокристаллы (такие как кварц) в 1920 году. В 1950 появляется пьезоэлектрическая керамика, например PZT. Позже появляются пьезоэлектрические полимеры (PVDF). Также было открыто, что для получения пьезоэлектрического эффекта пьезоэлектрическую керамику надо подвергать процессу поляризации, а для улучшения пьезоэлектрических свойств структура кристалла должна быть асимметричной. Применение данной технологии изготовления микроактюаторов накладывает дополнительные требования к конструктивным параметрам микроактюторов

Наибольшую популярность имеют несколько различных исполнений конструкции пьезоэлектрических микроактюаторов(см. табл. 2.4).

Конструктивно слой пьезоэлектрика осаждён на балку. При приложении напряжения балка изгибается (рис. 2.11).

Такой же принцип можно применить и с тонкой кремниевой мембраной. Если приложить напряжение, мембрана деформируется Единственное ограничение это то, что плёнки должны быть достаточно толстыми для предотвращения диэлектрического пробоя или короткого замыкания, это может произойти, если приложить высокое напряжение. Комбинируя подобное устройство с микроклапанами можно перекачивать жидкость в струйной микросистеме.

Таблица 2.4