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1、ELECERAMTECHNOLOGYCO.,LTD壓電陶瓷材料與元件(PIEZOELECTRICCERAMICMATERIALANDDEVICES)寰辰科技股份有限公司桃園縣桃園市龍壽街231號Tel:03-2170761,2170762,2170763ELECERAMTECHNOLOGYCO.,LTD壓電效應西元1880年法國居禮兄弟於石英晶體上發現壓電效應。壓電材料分類晶體–Quartz,Rochelesalt,etc.陶瓷–BaTiO3,PZT,PMN,PT,etc.高分子–PVDF複合材料–陶瓷/高分子複合材料ELECERAMTECHNOLOGYCO
2、.,LTD正壓電效應正壓電效應―施加應力在壓電晶體上,會產生電荷。D=Q/A=dT-+F+-+-F+--+ELECERAMTECHNOLOGYCO.,LTD逆壓電效應逆壓電效應―施加電壓在壓電晶體上,會產生應變。S=dE+-+-++--ELECERAMTECHNOLOGYCO.,LTD壓電效應壓電方程式d=D/T=S/E,狀態方程式D=dT+TES=sET+dEELECERAMTECHNOLOGYCO.,LTD壓電參數d33,d31:壓電電荷係數(壓電應變係數)g33,g31:壓電電壓係數,Qm:機械品質因數,保持振動能力的指標k33,k31,kp:機電偶
3、合係數,機電轉換效率指標N33,N31,NP:頻率常數YE31,YE33:楊氏係數Tc:居禮溫度ELECERAMTECHNOLOGYCO.,LTD單位晶胞正電荷中心與負電荷中心不在相同位置,形成淨電偶極距(polarization)。常見結晶構造:鈣鈦礦結構(perovskite),例如鋯鈦酸鉛(PZT),鈦酸鉛(PT),鈦酸鋇(BaTiO3)。壓電陶瓷內部晶體排列凌亂,需加電壓處理(poling)後,使晶體排列一致,在居禮溫度以下才會具有壓電性。壓電陶瓷材料ELECERAMTECHNOLOGYCO.,LTD鈣鈦礦結構(PerovskiteStructure
4、)ELECERAMTECHNOLOGYCO.,LTD極化過程微結構變化ELECERAMTECHNOLOGYCO.,LTDPZT未加電壓時PZT加上電壓時之內部離子運動O2PbELECERAMTECHNOLOGYCO.,LTDPZT相圖ELECERAMTECHNOLOGYCO.,LTD三元系PZT相圖Pb(Mg1/3Nb2/3)O３,Pb(Zn1/3Nb2/3)O3,ELECERAMTECHNOLOGYCO.,LTDP-E遲滯曲線–硬性壓電陶瓷ELECERAMTECHNOLOGYCO.,LTDP-E遲滯曲線–軟性壓電陶瓷ELECERAMTECHNOLOGYCO
5、.,LTD軟性與硬性壓電陶瓷比較表CharacteristicSoftCeramicHardCeramic壓電係數largersmaller揚氏係數smallerlarger介電常數largersmaller介電損失higherlower機電偶合係數largersmaller電阻係數veryhighlower機械品質因數lowhigh矯頑電場lowhigher線性度poorbetter極化/去極化easiermoredifficultELECERAMTECHNOLOGYCO.,LTD應用限制電壓:電壓方向與極性相反時,會有去極化作用;電壓值大於崩潰電壓,壓電
6、陶瓷會破損。功率:功率愈高壓電陶瓷會發熱,造成去極化或破損。溫度:溫度愈高,壓電性逐漸減弱,高於居禮溫度時,永久喪失壓電性。應力:應力方向與極化方向相反時,會有去極化作用;外力超過機械強度,會破損。ELECERAMTECHNOLOGYCO.,LTD積層式壓電陶瓷元件製作流程圖ELECERAMTECHNOLOGYCO.,LTD應用例產生器-ignitorforfuellighter,gasstoves,batteryforportabledevice,感測器-forcesensor,accelerometer,pressuresensor,knocksenso
7、r,shocksensor,crashsensor,致動器-micropositioningforlensormirror,hydraulicvalve,inkjetprinter,ultrasonicmotor,electronicswitch,換能器-ultrasoniccleaner,welder,atomizer,buzzer,airtransducer,delayline,變壓器ELECERAMTECHNOLOGYCO.,LTD已商業化之積層壓電元件壓電變壓器-升壓壓電平面喇叭(DMA)-手機致動器-微形馬達,手機,數位相機ELECERAMTECH
8、NOLOGYCO.,LTD壓電變壓器結構ELECER
