Publication

Micromachined PZT thin film actuators for micromotors

Nava Setter, Paul Muralt, Thomas Maeder, Roland Luthier
1995
Journal Articles

Résumé

We fabricated and characterized a micromotor driven by a piezoelectric PZT (PbZrxTi1-xO3) thin films. Sputter and sol-gel techniques have been applied for the deposition of the PZT films onto a silicon stator membrane, which was 20 to 30 µm thick and had a diameter of 4 mm. The amplitudes of the membrane deflections are as large as 800 nm/V at the first resonance (26 kHz), and 60 nm/V at 1 Hz. The operation of the motor was obtained at 1 to 3 Vrms, with speeds of up to 200 rpm at 1.1 Vrms and torques of 35 nNm at 2.5 Vrms and 1mN force between rotor and stator. A long time test of 150 h showed no degradation of the motor performance.

Source officielle

https://infoscience.epfl.ch/entities/publication/18448184-637c-4081-86b7-af035aa9be98

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Concepts associés (19)

Piézoélectricité

La piézoélectricité (du grec πιέζειν, piézein, presser, appuyer) est la propriété que possèdent certains matériaux de se polariser électriquement sous l’action d’une contrainte mécanique et réciproquement de se déformer lorsqu’on leur applique un champ électrique. Les deux effets sont indissociables. Le premier est appelé effet piézoélectrique direct ; le second effet piézoélectrique inverse. Cette propriété trouve un très grand nombre d’applications dans l’industrie et la vie quotidienne.

Thin-film bulk acoustic resonator

A thin-film bulk acoustic resonator (FBAR or TFBAR) is a device consisting of a piezoelectric material manufactured by thin film methods between two conductive – typically metallic – electrodes and acoustically isolated from the surrounding medium. The operation is based on the piezoelectricity of the piezolayer between the electrodes. FBAR devices using piezoelectric films with thicknesses ranging from several micrometres down to tenths of micrometres resonate in the frequency range of 100 MHz to 20 GHz.

PZT

Les PZT, ou titano-zirconates de plomb, sont des composés chimiques de formule , où . Il s'agit de céramiques de structure pérovskite présentant plusieurs propriétés intéressantes : ferroélectricité, c'est-à-dire qu'elles ont une polarisation électrique spontanée, qui peut être inversée par l'application d'un champ électrique ; piézoélectricité, c'est-à-dire qu'elles peuvent changer de forme si on leur applique un champ électrique, ou qu'elles peuvent générer une tension électrique entre deux faces lorsqu'on leur applique une déformation — propriété particulièrement utile pour les capteurs, les transducteurs, les actionneurs au sens large ; pyroélectricité, c'est-à-dire qu'elles peuvent générer une tension électrique lorsqu'on modifie leur température, d'où des applications dans les sondes de température.

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