今(jin)天Aigtek安泰電子就帶你具體了解(jie)一下(xia)什么是壓電？

　　“piezo”壓(ya)(ya)電(dian)(dian)(dian)這個詞(ci)是(shi)希臘語中“壓(ya)(ya)力”一詞(ci)所衍生(sheng)而來，1880年(nian)諾貝爾獎得主物理學家(jia)皮埃爾?居(ju)里和(he)雅克?保羅?居(ju)里發現針對石(shi)英、電(dian)(dian)(dian)氣石(shi)等(deng)多(duo)種晶體施(shi)加壓(ya)(ya)力會出(chu)現電(dian)(dian)(dian)荷，并將此現象稱(cheng)為"piezoelectric effect"（壓(ya)(ya)電(dian)(dian)(dian)效(xiao)(xiao)應）。在隨后的研究(jiu)中還發現電(dian)(dian)(dian)場能夠讓(rang)壓(ya)(ya)電(dian)(dian)(dian)材(cai)料變形，此效(xiao)(xiao)應被稱(cheng)之為"inverse piezoelectric effect"（逆壓(ya)(ya)電(dian)(dian)(dian)效(xiao)(xiao)應）。后來越來越多(duo)科學家(jia)發現施(shi)加電(dian)(dian)(dian)場的時(shi)候鈦(tai)酸鋇會在有(you)效(xiao)(xiao)范(fan)圍內利用(yong)壓(ya)(ya)電(dian)(dian)(dian)特性(xing)，產業突破>>便伴(ban)隨著壓(ya)(ya)電(dian)(dian)(dian)陶瓷而來。壓(ya)(ya)電(dian)(dian)(dian)效(xiao)(xiao)應被廣泛應用(yong)在揚聲器(qi)、打火器(qi)和(he)信號轉化(hua)器(qi)等(deng)各種日常生(sheng)活用(yong)品中。

　　正、逆壓電效應：

　　針對壓電(dian)(dian)材料表面施加壓力(li)會出現電(dian)(dian)荷(he)，這(zhe)種(zhong)直接的壓電(dian)(dian)效(xiao)(xiao)(xiao)應(ying)(ying)，被稱(cheng)為發電(dian)(dian)機或者傳感(gan)器效(xiao)(xiao)(xiao)應(ying)(ying)，主要是(shi)將機械(xie)能(neng)轉化成(cheng)電(dian)(dian)能(neng)。反之，施加一定的電(dian)(dian)壓，逆(ni)壓電(dian)(dian)效(xiao)(xiao)(xiao)應(ying)(ying)會改變(bian)材料的長度(du)。這(zhe)種(zhong)促動器的效(xiao)(xiao)(xiao)應(ying)(ying)會把電(dian)(dian)能(neng)轉化成(cheng)機械(xie)能(neng)。單晶(jing)材料和多(duo)晶(jing)鐵(tie)電(dian)(dian)陶瓷都會產(chan)生(sheng)壓電(dian)(dian)效(xiao)(xiao)(xiao)應(ying)(ying)，在單晶(jing)中，晶(jing)格晶(jing)胞的不對稱(cheng)結構，即低(di)于居里溫(wen)度(du)TC時形(xing)成的(de)極軸(zhou)，是產生(sheng)這種(zhong)效應的(de)充分必要條件。

　　極化壓電陶瓷的膨脹：

　　施(shi)加電(dian)場，陶(tao)瓷就(jiu)會(hui)(hui)膨脹，而極化(hua)場就(jiu)會(hui)(hui)減弱，這種(zhong)效(xiao)(xiao)應(ying)主要是內在效(xiao)(xiao)應(ying)和外在效(xiao)(xiao)應(ying)組(zu)成，內在效(xiao)(xiao)應(ying)主要是晶格中(zhong)離子的壓電(dian)唯一，而外在效(xiao)(xiao)應(ying)則是晶胞(bao)的可逆鐵(tie)(tie)電(dian)重定(ding)向，它會(hui)(hui)隨著驅動場強度的增大(da)而增大(da)，這也是為什么鐵(tie)(tie)電(dian)壓電(dian)陶(tao)瓷大(da)部分非線性(xing)遲滯和漂移特(te)性(xing)的原因。

鐵(tie)電壓(ya)電陶瓷在不同控(kong)制振幅下的位移(yi)

　　機電性能：

　　極化壓電材料可由若(ruo)干種系數(shu)和關系進行定性。

　　電氣(qi)和彈性(xing)特性(xing)之(zhi)間的基本關系可以用(yong)如下簡(jian)化(hua)公(gong)式表示：

　　D電通密度(du)，T機械(xie)應力，E電場，S機械(xie)應變，S機械(xie)應變，d壓電應變常數(shu)(shu)(shu)，εT介電常數(shu)(shu)(shu)（T=常數(shu)(shu)(shu)），sE柔度(du)或彈性系數(shu)(shu)(shu)（E=常數(shu)(shu)(shu)）

　　這些關系僅(jin)適用于較小(xiao)的電氣和機械振幅，即所謂的小(xiao)信(xin)號值。在(zai)此(ci)范圍內，機械、彈(dan)性變形(xing)S或(huo)應(ying)力T和電場E或(huo)電通(tong)量密(mi)度(du)D之間(jian)是線(xian)性關(guan)系，系數(shu)值是常數(shu)。可在材料數(shu)據表中找到這些小信(xin)號系數(shu)。

　　動態行為：

　　激發振蕩的壓(ya)電(dian)(dian)體的機電(dian)(dian)特性(xing)可用電(dian)(dian)氣等(deng)效(xiao)電(dian)(dian)路圖表示。C0是(shi)指介質的(de)電(dian)容(rong)。包含C1、L1和(he)(he)R1的(de)串(chuan)聯(lian)電(dian)路描述了(le)彈性(xing)變形、有效質量（慣性(xing)）和(he)(he)內(nei)部摩擦(ca)產生的(de)機械損失(shi)等機械性(xing)能的(de)變化。然而(er)，此(ci)振蕩電(dian)路的(de)描述僅適用(yong)于機械固有諧(xie)振附(fu)近的(de)頻(pin)率。大多數(shu)壓電(dian)材料(liao)參(can)數(shu)是(shi)通過對共振時(shi)的(de)特殊試驗(yan)體(ti)進(jin)行阻抗測(ce)量來確定。串(chuan)聯(lian)和(he)(he)并聯(lian)共振都(dou)被(bei)用(yong)來確定壓電(dian)參(can)數(shu)，分別對應最(zui)小阻抗fm和(he)(he)最(zui)大阻抗fn的(de)充分逼近值。

圖：壓電晶體諧振器的(de)等效電路圖                     ;                          圖(tu)：典型阻抗曲線

　　壓電陶瓷元件的振蕩狀態：

　　振蕩(dang)狀態或模式與變形是由(you)個體的幾何形狀、機(ji)械-彈性特征以及電場和極化的方向決(jue)定的。

　　壓電陶(tao)瓷是一種能將機械能和電能相互轉換的功(gong)能陶(tao)瓷，在諧振器(qi)、傳感器(qi)、超(chao)聲換能器(qi)、驅動器(qi)、濾波器(qi)、電子(zi)點火器(qi)等方面有著廣泛(fan)的應用。鋯鈦酸鉛（Pb(Zr1-xTiO3)，PZT）陶(tao)瓷具(ju)有(you)優良的壓(ya)(ya)電(dian)(dian)(dian)、介電(dian)(dian)(dian)性能(neng)。由于(yu)其穩定(ding)性好，精度(du)(du)高，能(neng)量轉(zhuan)換(huan)效率高，響應速度(du)(du)快，機械(xie)品質因(yin)子、壓(ya)(ya)電(dian)(dian)(dian)系數、機電(dian)(dian)(dian)耦合(he)常(chang)數明顯(xian)優于(yu)無鉛(qian)壓(ya)(ya)電(dian)(dian)(dian)陶(tao)瓷，被廣泛應用于(yu)壓(ya)(ya)電(dian)(dian)(dian)傳感及驅動領(ling)域，如超(chao)聲換(huan)能(neng)器等(deng)，對結構健康檢測、能(neng)量采(cai)集(ji)等(deng)領(ling)域具(ju)有(you)重大意(yi)義。

　　PZT壓電陶瓷的應(ying)用：

　　近(jin)年(nian)來，PZT壓(ya)電陶瓷在包括但(dan)不限(xian)于以下幾(ji)個方(fang)面得到了應用：

　　（1）高位移(yi)新型壓電制動器

　　（2）壓電變壓器(qi)

　　（3）用于(yu)主動減震(zhen)和(he)降噪的壓電器件

　　（4）醫(yi)用微型壓電(dian)陶瓷(ci)傳(chuan)感(gan)器

　　伴隨(sui)著壓電(dian)陶瓷技術的不斷(duan)發展，各種適用(yong)于壓電(dian)陶瓷驅動(dong)的功率(lv)放大器也應運而生。安泰功率(lv)放大器ATA-4315在壓(ya)電(dian)陶(tao)瓷(ci)驅(qu)動(dong)和驅(qu)動(dong)電(dian)路設計中也(ye)應用(yong)廣泛，能夠(gou)驅(qu)動(dong)各種功率負載(zai)，滿足不同壓(ya)電(dian)陶(tao)瓷(ci)驅(qu)動(dong)的指標需求。

　　ATA-4315高壓功(gong)率(lv)放大器(qi)參數指標：

　　以(yi)上(shang)就是安(an)泰電(dian)子為大家(jia)帶來(lai)的(de)壓電(dian)陶瓷的(de)工作(zuo)原理及其應(ying)用的(de)科普(pu)文章，相信大家(jia)現在對(dui)于壓電(dian)陶瓷的(de)工作(zuo)機制(zhi)和使用場景(jing)都有了(le)一(yi)定的(de)認識，了(le)解更多功率放大器與壓電(dian)陶瓷的(de)應(ying)用，可隨時聯(lian)系我(wo)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(zhi)力于功率(lv)放大器、功率(lv)信號源、計量(liang)校(xiao)準(zhun)產(chan)(chan)品(pin)等產(chan)(chan)品(pin)為(wei)核心的(de)相關行業測試(shi)解決方(fang)案(an)(an)的(de)研究，為(wei)用(yong)戶提供(gong)(gong)具(ju)有競爭力的(de)測試(shi)方(fang)案(an)(an)，Aigtek已經成(cheng)為(wei)在業界擁有廣泛產(chan)(chan)品(pin)線，且具(ju)有相當規模(mo)的(de)儀器設備(bei)供(gong)(gong)應商，樣機(ji)都支持免費試(shi)用(yong)。如想(xiang)了解更多實驗方(fang)案(an)(an)，請持續關注安泰電(dian)子官網hkdyw.cn或撥打029-88865020。