Abstract
The possibility of increasing the efficiency of a beta-voltaic generator due to using a single-crystal bimorph element made of lithium niobate as a piezoelectric converter. The known beta voltaic alternators consist of a piezoelectric cantilever and a source of β-electrons. The cantilever represents a resilient member made, for example, of silicon, on which a piezoelectric element made of PZT piezoceramics is mounted. It is proposed to replace the silicon cantilever structure with a piezoelectric element by a uniform cantilever that represents a thin wafer made of a bidomain single-crystal lithium niobate. Due to this, the efficiency of the mechanical oscillation conversion into electrical power, the system Q-factor, and the stability of the operating parameters simultaneously increase; and the operation temperature range also significantly increases (by several hundred degrees). The solution of the main problem—the formation of a bidomain structure in a thin wafer of lithium niobate—is considered in detail. A method for the high-temperature annealing of samples in a nonuniform electric field is proposed. It is demonstrated that one can predict the domain structure based on the developed model. Samples are obtained having the occurrence depth of the interdomain boundary ranging from 120 to 150 μm. At the same time, it is shown that the sharpness of the boundary depends on the potential difference between the striated electrodes of the technological cell and the external electrode. The method is efficient for manufacturing a bidomain structure in a wafer up to 300 μm thick.
Highlights
This article discusses the possibility of increasing the efficiency of betavoltaic generators by using lithium niobate single−crystal bimorph as the piezoelectric transducer element
Existing betavoltaic alternating voltage generators consist of a piezoelectric cantilever and a β electron source, wherein the cantilever is a resilient member, for example silicon, to which a PZT ceramics piezoelectric element is connected
In this study we suggest changing the structure of the silicon cantilever with a piezoelectric element for a uniform cantilever which is a thin plate of bidomain lithium niobate single crystal
Summary
Ленинский просп., д. 4 , Москва, 119991, Россия эффективности бета−вольтаического генератора за счет применения в качестве пьезоэлектрического преобразователя монокристаллического биморфного элемента из ниобата лития. 4 , Москва, 119991, Россия эффективности бета−вольтаического генератора за счет применения в качестве пьезоэлектрического преобразователя монокристаллического биморфного элемента из ниобата лития. К числу наиболее перспективных источников такого роски невозможным использование бета−вольтаических генераторов мощностью меньше 1 мкВт для создания устройств, работающих разования механических колебаний в электрическую энергию и добротность системы, стабильность рабочих параметров, а также существенно увелида относятся бета−вольтаические элементы питания, основанные на превращении энергии β−распада в в импульсном режиме. Основным материалом рабочего элемента пьезоэлектрических генераторов в настоящее время является пьезокерамика на основе цирконата−титаната свинца (PZT). Первый прототип механоэлектрического генератора с использованием бидоменного элемента деформации на основе монокристаллического LiNbO3 продемонстрирован в работе [11]. Ниже рассмотрен один из способов создания биморфного рабочего элемента из монокристаллического LiNbO3 для механоэлектрических генераторов переменного тока, использующих энергию β−распада. Предложен метод формирования бидоменной структуры в пластине LiNbO3 отжигом в неоднородном электрическом поле при температуре фазового перехода
Sign-in/Register to view highlights & summary Sign-in/Register to access full text options 
Talk to us
Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have
Schedule a call
