40、铁电发电机：原理、实验与应用

铁电发电机：原理、实验与应用

1. 铁电发电机的基本原理

铁电发电机（FEG）是一种有效的自主式高压电源。其产生高压的物理原因是对铁电模块进行冲击压缩，这会引发铁电 - 非铁电相变，从而使存储在铁电模块表面的电荷释放到输出端。这些电荷是由于铁电模块的剩余极化而存储在端板上的。FEG释放的电荷量和效率取决于铁电元件的去极化程度。

2. 多晶PZT 52/48的纵向冲击波去极化实验

为了研究FEG中铁电元件的去极化情况，进行了一系列关于PZT 52/48纵向去极化的实验。
- 实验对象 ：使用EDO公司提供的铁电陶瓷圆盘。
- 实验装置 ：纵向FEG，具体装置可参考相关资料。
- 实验过程
1. 将PZT 52/48铁电圆盘极化到其剩余极化的最大值。
2. 飞片撞击铁电体，产生与极化矢量$P_0$平行传播的冲击波。
3. 冲击波使铁电圆盘去极化，导致圆盘内束缚电荷重新分布，从而在PZT 52/48内感应出电场，在金属接触板之间形成电位差，直至建立新的平衡状态。
4. 这种脉冲电动势使电流脉冲$I(t)$在FEG - 负载电路中流动。通过对$I(t)$从0到$t$进行积分，可得到在FEG爆炸运行期间直至时间$t$释放到电路中的电荷量$\Delta Q(t)$：
[
\Delta Q(t) = \int_{0}^{t} I(t)dt
]

• 实验结果
  • 电流和电荷波形 <