Magnetic and piezoelectric properties of magnetoelectric laminate transformer

• Autorzy: Kozielski L. , Adamczyk M.

Warianty tytułu

PL

Magnetyczne i piezoelektryczne właściwości magnetoelektrycznego transformatora warstwowego

• Konferencja: Composites and Ceramic Materials - Technology, Application and Testing (12 ; 16-18 May 2011 ; Białowieża, Poland)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Modern electronic devices development steady trends toward miniaturization and multifunctionality. The application of such advanced devices is often realised by superimposing two different effects. In recent years, there was great interest shown in multiferroic materials in form laminated heterostructures taking advantage of mentioned superposition. In these stacked structured electric and magnetic properties are strain coupled leading to the possibility of controlling either magnetic polarization by application of electric fields or electric polarization by means of applied magnetic fields. In this paper novel construction of piezoelectric transformer was proposed with electric current induced magnetic field generation, without any coil or wires. This magnetoelectric laminate Piezoelectric Transformer from one layers of investigated piezoelectric material and second layer of commercial magnetostrictor was fabricated. This construction exhibits many interesting and unusual piezomagnetic properties and a demonstration of output voltage gain controlling via the application of magnetic field across the new heterostructure is presented.

PL

Rozwojowi nowoczesnych urządzeń elektronicznych nierozłącznie towarzyszy dążenie do ich miniaturyzacji. W przypadku obecności uzwojeń w takich aplikacjach, trend ten to przejawia się w ich eliminacji poprzez zastosowanie nowych rodzajów przekształcania energii. W artykule została przedstawiona i przetestowana praktycznie nowa konstrukcja transformatora piezoelektrycznego, również realizującego funkcje inteligentnego czujnika pola magnetycznego, generujacego napięcie wyjściowe proporcjonalne do natężenia tego pola. Zastosowano strukture wykorzystujaca materiał magnetostrykcyjny w podwójnej funkcji, do przewodzenia prądu i wytwarzania drgań mechanicznych, co pozwoli na polepszenie parametrów przetwarzania energii (m.in. małe straty układu, mały pobór mocy), zapewniając w ten sposób prosty sposób sterowania układem oraz obniżenie kosztów produkcji. Drugim celem tego artykułu jest dobór efektywnego materiału piezoelektrycznego do zastosowanie w sekcji wyjściowej proponowanej konstrukcji i finalne sprawdzenie jego działania.

Słowa kluczowe

EN

piezoelectric transformer (PT); magneto electric (ME) effect; PBZT; PLZT

PL

transformator piezoelektryczny; PBZT; PLZT

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 56, iss. 4
• Strony: 1111--1117
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kozielski L.

autor

Adamczyk M.

• Department of Materials Science, University of Silesia, 41-200 Sosnowiec, 2 Śnieżna Str., Poland

Bibliografia

• [1] J. Brink, D. I. Khomskii, J. Phys. Condens. Matter 20, 43 (2008).
• [2] W. Eerenstein, N. D. Mathur, J. F. Scott, Multiferroic and magnetoelectric materials. Nature 442, 759 (2006).
• [3] D. V. Efremov, J. van den Brink, D. I. Khomskii, Nature Mater. 3, 853 (2004).
• [4] A. M. L. Lopes, J. P. Araujo, V. S. Amaral, J. G. Correia, Y. Tomioka, Y. Tokura, Phys. Rev. Lett. 100, 155702 (2008).
• [5] Ch. Jooss, L. Wu, T. Beetz, R. F. Klie, M. Beleggia, M. A. Schofield, S. Schramm, J. Hoffmann, Y. Zhu, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 104, 13597 (2007).
• [6] N. Ikeda, H. Ohsumi, K. Ohwada, K. Ishii, T. Inami, K. Kakurai, Y. Murakami, K. Yoshii, S. Mori, Y. Horibe, H. Ki, Nature London 436, 1136 (2005).
• [7] C. H. Li, F. Wang, Y. Liu, X. Q. Zhang, Z. Cheng, Y. Sun, Phys. Rev. 79, 172412 (2009).
• [8] Nicola A. Hill, Why Are There so Few Magnetic Ferroelectrics? J. Phys. Chem. B, 104, 6694 (2000).
• [9] R. A. Islam, H. Kim, S. Priya, H. Stephanou, Piezoelectric transformer based ultrahigh sensitivity magnetic field sensor, App. Phys. Lett. 89, 152908 (2006).
• [10] S. Priya, R. Islam, S. Dong, V. Viehland, Recent advancement in magnetoelectric particulate and laminate composites, J. Electroceramics 19, 147 (2007).
• [11] L. Kozielski, M. Adamczyk, K. Rusek, M. Plonska, Light influence on nanomechanical characterisation of PLZT ceramics / Wpływ swiatła na charakterystyki nanomechaniczne ceramiki PLZT Archives of Metallurgy and Materials 54, 717 (2009).
• [12] C. Miclea, C. Tanasoiu, L. Amarande, C. F. Miclea, Effect of Lead Titanate-Zirconate Additions into Barium Titanate Ceramics on the Dielectric and Piezoelectric Properties of Mixed Compounds, Ferro-electrics, 319, 57 (2005).
• [13] P. Poosanaas, K. Uchino, Photostrictive effect in lanthanum-modifed lead zirconate titanate ceramics near the morphotropic phase boundary, Mater. Chem. Phys. 61, 36 (1999).
• [14] A. K. Shukla, V. K. Agrawal, I. M. L. Das, J. Singh, D. P. Singh, K. N. Sood, Structural, dielectric and electromechanical properties of Cr-doped PLZT close to the morphotropic phase boundary region, Phase Transitions 79, 875 (2006).
• [15] F. Xu, S. Trolier-McKinstry, W. Ren, Baomin Xu, Domain wall motion and its contribution to the dielectric and piezoelectric properties of lead zirconate titanate films, J. Appl. Phys. 89, 1336 (2001).
• [16] T. Jungk, E. Soergel, Contrast Mechanism for Visualization of Ferroelectric Domains with Scanning Force Microscopy, Ferroelectrics 334, 29 (2006).