大功率压电变压器用压电陶瓷材料发展现状

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1、材料导报2003年9月第17卷第9期大功率压电变压器用压电陶瓷材料发展现状’赵鸣，，“候育冬‘田长生，(1西北工业大学材料科学与工程学院，西安710072;2包头钢铁学院材料与冶金科学工程系，包头014010)摘要随着科学技术的进步和压电变压器在生产中的应用，压电峋瓷变压器逐渐向“大功率”、“小型化”方向发展，对压电峋瓷材料提出了更高的要求，简而言之就是“双高”及“双低”，即高‘.Qrn=、高“Kp”和低‘,tanS"、低“TCf,".同时为降低生产成本，压电陶瓷材料应具有尽可能低的烧结温度。本文即以此为中心，对我国大功

2、率压电材并的生产及发展现状、各项性能的影响因紊及其成份选择原则做出了相应的讨论。关钮词大功率压电变压器压电陶瓷材料CurrentDevelopmentsinPiezoceramicsUsedforHigh-PowerPiezo-TransformerZHAOMing'，2HOUYudong'TIANChangsheng'(1MaterialScienceandEngineeringCollegeofNorthwestPolytechniqueUniversity,Van7100722MaterialandMetallur

3、gyScienceandEngineeringDepartmentofBaotouUniversityofScienceandTechnique,Baotou014010)AbstractRapiddevelopmentofscienceandtechnologyandwidespreaduseofpiezoceramictransformer,hasledtoashiftofthistypeoftransformertowardhigh-powerandsmallsize,creatingstricterrequire

4、mentsforthemate-rial,suchasahigherelectromechanicalcouplingcoefficientandmechanicalqualityfactorandalowerdielectricdissipa-tionandresonatefrequencytemperaturecoefficient.Toimprovecost-effectiveness,sinteringtemperatureshouldbelowered.Basedontheaboveanalyses,somea

5、spectsofthisareaarediscussedinthispaper,includingcurrentstatusofchina'shighpowerpiezoelectricceramicdevelopmenteffort,factorsthatinfluencingeachofthematerial'scharacteris-tics,andcriteriaforitscompositiondesign.Keywordshigh-power,piezoelectrictransformer,piezocer

6、amics0引言I压电变压器的“大功率”和“小型化”对材料要求压电变压器是根据正负压电效应的原理，利用压电振子的谐振特性，由铁电陶瓷材料经烧结、高压极化等工艺制造而成各类压电变压器(换能器)都是根据正逆压电效应的原理制的，可以实现机电能之间相互转换的一种压电换能器。由于其与成，且都在谐振状态下工作，工作时由逆压电效应所导致的机械传统的铁芯线绕电磁变压器相比，具有体积小、重量轻、使用时抬出功率和压电振子端头振动速度的平方成正比。所以在变压不会击穿、变压器本身耐高温、不怕燃烧和不引起电磁干扰，且器可以稳定工作的前提下，提高压

7、电变压器的输出功率，就必须结构简单，制作工作简便，易批量生产等优点，恰巧满足了当今提高压电振子端头的振动速度，这给所用陶瓷材料提出了如下电子行业集成化的发展趋势。因此，压电变压器目前己经被广泛的要求:地应用于移动通讯LCD背景光源，静电复印机、负离子发生器(1)很高的机电祸合系数Kp及大的品质因子Mo=(d33/等用途[，一’〕。s33)Z;Kp用以表征压电振子机电能相互转换效率，要实现高的随着压电器件的广泛应用，在许多的应用领域内愈来愈要输出功率，材料必须有大的机电转换效率[[5]求压电器件的大功率化。如LCD显示屏的

8、大型化，要求其背光(2)低的电损耗和机械损耗，即具有高的QM，以防止压电电源用压电变压器的输出功率要在6W以上;用于替代传统荧振子在高速振动过程中产生过多的热量而对器件产生损害.光灯趋动电路中镇流器的压电变压器的实用化要求压电变压器(3)优良的性能稳定性，如尽可能低的谐振频率温度系数的输出功率要达到30W甚至更高。大