壓電陶瓷的工作原理及其應用
今天Aigtek安泰電子就帶你具體了解一下什么是壓電？
“piezo”壓電這個詞是希臘語中“壓力”一詞所衍生而來，1880年諾貝爾獎得主物理學家皮埃爾?居里和雅克?保羅?居里發現針對石英、電氣石等多種晶體施加壓力會出現電荷，并將此現象稱為"piezoelectric effect"（壓電效應）。在隨后的研究中還發現電場能夠讓壓電材料變形，此效應被稱之為"inverse piezoelectric effect"（逆壓電效應）。后來越來越多科學家發現施加電場的時候鈦酸鋇會在有效范圍內利用壓電特性，產業突破>>便伴隨著壓電陶瓷而來。壓電效應被廣泛應用在揚聲器、打火器和信號轉化器等各種日常生活用品中。
正、逆壓電效應：
針對壓電材料表面施加壓力會出現電荷，這種直接的壓電效應，被稱為發電機或者傳感器效應，主要是將機械能轉化成電能。反之，施加一定的電壓，逆壓電效應會改變材料的長度。這種促動器的效應會把電能轉化成機械能。單晶材料和多晶鐵電陶瓷都會產生壓電效應，在單晶中，晶格晶胞的不對稱結構，即低于居里溫度TC時形成的極軸，是產生這種效應的充分必要條件。
極化壓電陶瓷的膨脹：
施加電場，陶瓷就會膨脹，而極化場就會減弱，這種效應主要是內在效應和外在效應組成，內在效應主要是晶格中離子的壓電唯一，而外在效應則是晶胞的可逆鐵電重定向，它會隨著驅動場強度的增大而增大，這也是為什么鐵電壓電陶瓷大部分非線性遲滯和漂移特性的原因。
鐵電壓電陶瓷在不同控制振幅下的位移
機電性能：
極化壓電材料可由若干種系數和關系進行定性。
電氣和彈性特性之間的基本關系可以用如下簡化公式表示：
D電通密度，T機械應力，E電場，S機械應變，S機械應變，d壓電應變常數，εT介電常數（T=常數），sE柔度或彈性系數（E=常數）
這些關系僅適用于較小的電氣和機械振幅，即所謂的小信號值。在此范圍內，機械、彈性變形S或應力T和電場E或電通量密度D之間是線性關系，系數值是常數。可在材料數據表中找到這些小信號系數。
動態行為：
激發振蕩的壓電體的機電特性可用電氣等效電路圖表示。C0是指介質的電容。包含C1、L1和R1的串聯電路描述了彈性變形、有效質量（慣性）和內部摩擦產生的機械損失等機械性能的變化。然而，此振蕩電路的描述僅適用于機械固有諧振附近的頻率。大多數壓電材料參數是通過對共振時的特殊試驗體進行阻抗測量來確定。串聯和并聯共振都被用來確定壓電參數，分別對應最小阻抗fm和最大阻抗fn的充分逼近值。
圖：壓電晶體諧振器的等效電路圖 圖：典型阻抗曲線
壓電陶瓷元件的振蕩狀態：
振蕩狀態或模式與變形是由個體的幾何形狀、機械-彈性特征以及電場和極化的方向決定的。
壓電陶瓷是一種能將機械能和電能相互轉換的功能陶瓷，在諧振器、傳感器、超聲換能器、驅動器、濾波器、電子點火器等方面有著廣泛的應用。鋯鈦酸鉛（Pb(Zr1-xTiO3)，PZT）陶瓷具有優良的壓電、介電性能。由于其穩定性好，精度高，能量轉換效率高，響應速度快，機械品質因子、壓電系數、機電耦合常數明顯優于無鉛壓電陶瓷，被廣泛應用于壓電傳感及驅動領域，如超聲換能器等，對結構健康檢測、能量采集等領域具有重大意義。
PZT壓電陶瓷的應用：
近年來，PZT壓電陶瓷在包括但不限于以下幾個方面得到了應用：
?。?/span>1）高位移新型壓電制動器
（2）壓電變壓器
（3）用于主動減震和降噪的壓電器件
?。?/span>4）醫用微型壓電陶瓷傳感器
伴隨著壓電陶瓷技術的不斷發展，各種適用于壓電陶瓷驅動的功率放大器也應運而生。安泰功率放大器ATA-4315在壓電陶瓷驅動和驅動電路設計中也應用廣泛，能夠驅動各種功率負載，滿足不同壓電陶瓷驅動的指標需求。
ATA-4315高壓功率放大器參數指標：
以上就是安泰電子為大家帶來的壓電陶瓷的工作原理及其應用的科普文章，相信大家現在對于壓電陶瓷的工作機制和使用場景都有了一定的認識，了解更多功率放大器與壓電陶瓷的應用，可隨時聯系我們。西安安泰電子是專業從事功率放大器、高壓放大器、功率信號源、前置微小信號放大器、高精度電壓源、高精度電流源、功率放大器模塊等電子測量儀器研發、生產和銷售的高科技企業。公司致力于功率放大器、功率信號源、計量校準產品等產品為核心的相關行業測試解決方案的研究，為用戶提供具有競爭力的測試方案，Aigtek已經成為在業界擁有廣泛產品線，且具有相當規模的儀器設備供應商，樣機都支持免費試用。如想了解更多實驗方案，請持續關注安泰電子官網m.fjiakun.cn或撥打029-88865020。
原文鏈接：http://m.fjiakun.cn/news/848.html