• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제20권9호
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• pp.766-770
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• 2007

In this study, in order to develop low temperature sintering ceramics for multilayer piezoelectric actuator, $0.07Pb(Mn_{1/3}Nb_{2/3})O_3-xPb(Ni_{1/3}Nb_{2/3})O_3-(0.93-x)Pb(Zr,Ti)O_3$ ceramics system were fabricated using $Li_2CO_3-Bi_2O_3-CuO$ sintering aids and the specimens were sintered at $930^{\circ}C$. Thereafter, their piezoelectric and dielectric characteristics were investigated according to the amount of PNN substitution. At 9 mol% PNN substitution, density, electromechanical coupling factor ($k_p$), dielectric constant, mechanical quality factor ($Q_m$) and piezoelectric constant ($d_{33}$) showed the optimum value of $7.86g/cm^3$, 0.60, 1640, 1323 and 387 pC/N, respectively. It is considered that these values are suitable for piezoelectric divece application such ad multilayer piezoelectric actuator and ultrasonic vibrator with pure Ag internal electrode.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2001년도 추계학술대회 논문집 Vol.14 No.1
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• pp.434-437
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• 2001

In this study piezoelectric and dielectric properties of $Pb(Mn_{1/3}Nb_{2/3})O_{3}-Pb(Zr,Ti)O_{3}$ ceramics were investigated with $Pb(Ni_{1/3}Nb_{2/3})O_{3}$ substitution. As the $Pb(Ni_{1/3}Nb_{2/3})O_{3}$ substitution was increased, dielectric constant and electromechanical coupling factor (kp) were increased while mechanical quality factor decreased.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2009년도 하계학술대회 논문집
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• pp.158-158
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• 2009

기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환하는 에너지 변환소자인 압전 세라믹스는 액추에이터, 변압기, 초음파모터 및 각종 센서로 응용되고 있으며, 그 응용분야는 크게 증가하고 있다. 최근에는 이러한 압전 소자를 앞으로 도래하는 ubiquitous, 무선 모바일 시대의 휴대용 전자제품, robotics 등의 분야에 적용하기 위하여 소형화 및 경량화를 구현하고자 다양한 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 압전 특성이 우수한 PNN-PMN-PZT 삼원계 세라믹을 이용하여 압전 트랜스포머를 제작하고 전기적 특성을 평가하였다. 압전트랜스포머는 전왜-압전효과를 이용한 소전력용 고전압발생소자로서 종래의 권선형 트랜스포머에 비교해서 소형, 경량이면서 승압비가 높고 구조가 간단하므로 직류 고전압전원에 응용되고 있다. 압전트랜스의 이론적인 고찰은 Rosen 이후로 많은 연구자들에 의해서 보고되었다. 그런데 압전세라믹트랜스는 공진 시 강력한 에너지변환을 하기 때문에 재료의 물리적 특성이 매우 중요함에도 불구하고, 이러한 물리적 특성에 관한 연구는 거의 없었다. 따라서 본 연구에서는 물리적 특성과 전기적 특성의 상호 연관성을 고찰하고자 하였다. 압전트랜스용 재료는 전기기계결합계수($k_p$)와 기계적품질계수(Qm)가 높아야 한다. 전기기계결합계수를 높이기 위해서는 상경계 조성의 Pb(Zr,Ti)$O_3$[PZT]계 세라믹스가 가장 우수하다. 본 연구에서는 기계적 품질계수를 향상시키기 위해서 $Pb(Nn_{1/3}Nb_{2/3})_{0.06+x}(Mn_{1/3}Nb_{2/3})_{0.065-x}(Zr_{0.48}Ti_{0.52})_{0.875}0_3$계의 조성을 설계하여 압전특성을 평가하고 미세구조를 분석하였다. 또한 압전트랜스를 제작하여 입출력의 승압비 및 주파수 특성 등도 평가하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2008년도 제39회 하계학술대회
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• pp.1244-1245
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• 2008

Recently, piezoelectric transformer is applied to wide fields. Multi layer piezoelectric transformer has the advantage of high step up ratio, electromechanical coupling coefficient(Kp) and mechanical quality factor(Qm), but is indicated of peeling-phenomenon of electrode, rising sintering temperature made price of costly electrode. So in this study, it discuss on method for fabrication of rosen type piezoelectric transformers. For the fabrication as rosen type piezoelectric transformers, synthesized the powder using 0.01Pb$(ni_{1/3}Nb_{2/3})O_3$ - 0.08Pb$(Mn_{1/3}Nb_{2/3})O_3$ - 0.91Pb$(Zr_{0506}Ti_{0496})O_3$ (abbreviated as PNN-PMN-PZT) ceramics. The density, microstructure, dielectric and piezoelectric properties as a function of sintering temperature were investigated. The results indicated that the optimized properties of ceramics were obtained at sintering temperature of 1200$^{\circ}C$, showed the value of $d_{33}$=273pC/N, $K_p$=0.60 $Q_m$=1585, ${\varepsilon}_r$=1454, density=7.917$g/cm^3$ and $tan{\delta}$=0.0064.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 하계학술대회 논문집 Vol.9
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• pp.344-344
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• 2008

최근 들어, 압전 세라믹스 제조기술의 급속한 발전으로 기계, 전자뿐만 아니라 휴대용 전자기기의 초소형 적층형 압전모터 및 압전변압기 같은 고품질 압전소자의 개발에 있어 특히 소자의 소형화에 따라 나노크기의 분말제조가 연구의 주류를 이루고 있다. 현재 이러한 나노크기의 세라믹스 제조에 사용되는 방법으로는 화학적 공침법, 졸겔법, 수열반응, 그리고 고에너지 볼밀법등이 보고되고 있다. 볼밀링 공정은 세라믹제조 시 필수 불가결한 공정이나 일반적으로 미세화에 그 한계가 있어 $1{\mu}m$이하의 입자크기를 가지는 분말은 제조가 곤란한 것으로 인식되어 왔다. 그러나 고에너지 볼밀을 이용한 볼밀링은 원료의 변형, 파괴 등과 같은 원료의 물리적 변화 뿐만 아니라 원료를 구성하는 원자/분자 구조에 영향을 미쳐 원료의 화학적 특성의 변화를 유발한다. 이러한 화학적 특성의 변화는 이종 원료간의 화학 반응성을 향상시켜 밀링 중에 새로운 화학종의 생성을 유발하게 되는데 이러한 현상을 mechanochemical 효과라 한다. 이러한 mechanochemical 효과는 나노 분말 입자의 제조뿐만 아니라, 분자설계, 재료합성, 자원처리 및 리사이클링 등에도 그 적용이 시도되고 있다. 이러한 mechanochemical 효과를 이용하여 분말을 미세화 함으로써 저온 소결과 재료특성 향상을 기대해 볼 수 있다. 따라서, 이번 연구에서는 우수한 압전 특성을 가진 PMN-PNN-PZT조성을 가지고 시편을 제작하였으며, 고에너지 볼밀시간에 따라 그 압전 및 유전특성을 조사하였다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제19권1호
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• pp.35-39
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• 2006

In this study, in order to develop the multilayer piezoelectric actuator and ultrasonic resonator, PMN-PNN-PZT ceramics were fabricated by sintering with $Li_2CO_3-Na_2CO_3$ as sintering aids at $950^{\circ}C$ and their piezoelectric and dielectric characteristics were investigated as a function of PNN substitution. With increasing PNN substitution, dielectric constant(${\epsilon}_r$), electromechanical coupling factor(kp), and piezoelectric d constant($d_{33}$) were increased to $12 mol\%$ PNN substitution and then showed a tendency to decrease rapidly With increasing PNN substitution, crystal structure changed from tetragonal to rhombohedral at $12 mol\%$ PNN substitution and then secondary phase was appeared and its intensity was increased. At the $12 mol\%$ PNN substituted PMN-PZT composition ceramic sintered at $950^{\circ}C$, density, kp, $d_{33}$ and Qm showed the optimum value of $7.79 g/cm^3$, 0.599, 419 pC/N, and 894, respectively for multilayer piezoelectric actuator application.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 하계학술대회 논문집 Vol.9
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• pp.53-53
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• 2008

Piezoelectric transformers have been widely used such as DC-DC convertor, invertor, Ballast, etc. Because, the y have some merits compared with electro-magnetic transformers such as step-up ratio, high efficiency, small size and lg hit weight, etc. Piezoelectric transformer require high electromechanical coupling factor kp in order to induce a large out put power in proportional to applied electric field. And also, high mechanical quality factor Qm is required to prevent mechanical loss and heat generation. In general, PZT system ceramics should be sintered at high temperatures between 1200 and $1300^{\circ}C$ in order to obtain complete densification. Accordingly, environmental pollution due to its PbO evaporation. Hence, to reduce its sintering temperature, various kinds of material processing methods such as hot pressing, high energy mill, liquid phase sintering, and using ultra fine powder have been performed. Among these methods, liquid phase sintering is basically an effective method for aiding densification at low temperature. In this study, In order to comparis on low temperature sintering and solid state sintering piezoelectric transformers, rosen type transformers were fabricated u sing two PZT ceramics compositions and their electrical properties were investigated.

• Transactions on Electrical and Electronic Materials
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• 제18권6호
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• pp.334-337
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• 2017

In this paper, to develop the ceramics with high $d_{33}$ and high $Q_m$ for ultrasonic transducer applications, $0.10Pb(Ni_{1/3}Nb_{2/3})O_3-0.07Pb(Mn_{1/3}Nb_{2/3})O_3-0.83Pb(Zr_{0.5}Ti_{0.5})_{0.83}O_3$ (PNN-PMN-PZT) ceramics were sintered at $940^{\circ}C$ using $CuO-Li_2CO_3-Bi_2O_3$ (CLBO) as a sintering aid by a traditional solid-state technique. The influence of zinc oxide additive on the physical properties of the prepared ceramics were systematically investigated. The R-T (rhombohedral-tetragonal) phase coexistence was found in the ceramics without zinc oxide additive and with increasing amounts of ZnO additive, the specimens showed a tetragonal phase. The formation of a liquid phase between ZnO and $Bi_2O_3$ contributed significantly to the grain growth of specimens. For the 0.1 wt% ZnO ceramics, the optimal physical properties of $d_{33}=370pC/N$, ${\varepsilon}_r=1,344$, $k_p=0.621$, and $Q_m=1,523$ were obtained.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2001년도 추계학술대회 논문집
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• pp.434-437
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• 2001

In this study piezoelectric and dielectric properties of Pb(Mn$\sub$1/3/Nb$\sub$2/3/)O$_3$-Pb(Zr,Ti)O$_3$ ceramics were investigated with Pb(Ni$\sub$1/3/Nb$\sub$2/3/)O$_3$ substitution. As the Pb(Ni$\sub$1/3/Nb$\sub$2/3/)O$_3$) substitution was increased, dielectric constant and electromechanical coupling factor (kp) were increased while mechanical quality factor decreased.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2006년도 추계학술대회 논문집 Vol.19
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• pp.225-227
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• 2006

Multilayer step down piezoelectric transformers were manufactured using PZN-PMN-PZT and PMN-PNN-PZT ceramics respectively. Sintering temperature of the ceramics was $940^{\circ}C$. And then. their electrical properties were investigated according to the variations of frequency and load resistance. The voltage step-up ratio of multilayer piezoelectric transformer showed the maximum values in the vicinity of 69 and 71kHz, respectively. At the load resistance of $100{\Omega}$, the piezoelectric transformers showed the temperature rises of about 21 and $18^{\circ}C$ at the output power of 15W and 18W, respectively. At the transformer with high effective electromechanical coupling factor($k_{eff}$), lower temperature increase was appeared.