現(xiàn)如今，科技發(fā)展的腳步快到你難以想象，世界已然邁入了電子信息化時代，無論是在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域還是消費(fèi)電子領(lǐng)域當(dāng)中，壓電陶瓷都是未來個應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展的一大方向。常和功率放大器打交道的你，提到這一領(lǐng)域，想必對壓電陶瓷技術(shù)都不陌生。沒錯，壓電陶瓷就是功率放大器的經(jīng)典應(yīng)用方向之一，Aigtek今天想給各位工程師們科普的主角就是它，一起接著往下看吧~

　　什么是壓電陶瓷？

　　壓電陶瓷是一種能夠?qū)C(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的半導(dǎo)體材料，其特點(diǎn)是能產(chǎn)生機(jī)械形變，其形變大小與其介質(zhì)本身的固有常數(shù)有關(guān)，這種特性使它能夠作為傳感器和驅(qū)動器。壓電陶瓷的組成材料一般包括鐵電相（主要是鐵酸鉍）、鐵酸鉛、鈦酸鋇和鋯鈦酸鉛等。

　　壓電陶瓷具有三個重要的物理性能：第一是能使機(jī)械形變發(fā)生；第二是在施加電場時產(chǎn)生位移；第三是在電場中，由于介電常數(shù)和介電損耗不同，還能產(chǎn)生電壓。

　　壓電陶瓷在機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能方面具有三大功能：第一是壓電效應(yīng)，第二是壓電非線性效應(yīng)，第三是壓電電致伸縮效應(yīng)。其中以壓電效應(yīng)應(yīng)用最為廣泛，在機(jī)電換能、超聲波換能器等方面具有重要的作用。

　　壓電陶瓷的發(fā)展歷程

　　1880年，居里兄弟首先發(fā)現(xiàn)電氣石的壓電效應(yīng)，從此開始了壓電學(xué)的歷史；

　　1881年，居里兄弟實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了逆壓電效應(yīng)，給出石英相同的正逆壓電常數(shù)；

　　1894年，Voigt指出，僅無對稱中心的二十種點(diǎn)群的晶體才有可能具有壓電效應(yīng)；

　　第一次世界大戰(zhàn)，居里的繼承人郎之萬，最先利用石英的壓電效應(yīng)，制成了水下超聲探測器，用于探測潛水艇，從而揭開了壓電應(yīng)用史篇章；

　　1947年，第二次世界大戰(zhàn)中，美國Roberts在BaTio3陶瓷上，施加高壓進(jìn)行極化處理，獲得了壓電陶瓷的電壓性；

　　1955年，美國BJaffe等人發(fā)現(xiàn)了比BaTio3壓電性更優(yōu)越的PZT壓電陶瓷，促使壓電器件的應(yīng)用研究又大大地向前推進(jìn)了一大步；

　　70年代后期，聲表面波(SAW)的濾波器延遲線和振蕩器等SAW器件也取得了實(shí)用化。

　　80年代后期至今，人們研制出馳豫鐵電體陶瓷材料，在此基礎(chǔ)上有成功研制出馳豫鐵電體單晶材料，為三維超聲波成像奠定了基礎(chǔ)。

　　壓電陶瓷的工作原理

　　在壓電材料表面施加壓力可以產(chǎn)生電荷。這種直接壓電效應(yīng)，也稱發(fā)電機(jī)或傳感器效應(yīng)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。反之，施加一定電壓時，逆壓電效應(yīng)可以改變此類材料的長度。這種促動器效應(yīng)將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。單晶材料和多晶鐵電陶瓷中都可產(chǎn)生壓電效應(yīng)。

　　在單晶中，晶格晶胞的不對稱結(jié)構(gòu)，即低于居里溫度TC時形成的極軸，是產(chǎn)生這種效應(yīng)的充分必要條件。此外，壓電陶瓷具有自發(fā)極化特性，即晶胞的正負(fù)電荷濃度相互分離。同時，晶胞的軸線沿自發(fā)極化。

　　壓電陶瓷的應(yīng)用

　　壓電陶瓷因其壓電性及有壓電性引起的機(jī)電性能的多樣性，使得它在眾多領(lǐng)域都有著廣泛應(yīng)用，目前壓電陶瓷與高壓放大器配合已應(yīng)用于汽車電子、消費(fèi)電子、航空航天、生物醫(yī)學(xué)、工業(yè)等眾多領(lǐng)域，很好的推動了各領(lǐng)域研究的發(fā)展。

　　應(yīng)用案例：電壓放大器基于壓電陶瓷的光纖聲光移頻實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用

　　實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：利用高壓放大器對驅(qū)動電壓的放大實(shí)現(xiàn)壓電陶瓷的高效率振動，驅(qū)動電壓大幅增加，使得壓電陶瓷片振動強(qiáng)度大，其增強(qiáng)的聲光作用在光纖上產(chǎn)生有效的聲波傳輸和多普勒頻移。為了保證壓電陶瓷工作性能可靠，性能優(yōu)越的驅(qū)動放大器是關(guān)鍵。

　　基于模式選擇耦合器（MSC）和聲致光纖光柵（AIFG）制作了一種光纖模式轉(zhuǎn)換移頻器（MCFS）。基本原理是通過光纖中LP11纖芯模式轉(zhuǎn)換為基模的過程中，由于聲光效應(yīng)產(chǎn)生多普勒頻移，可以直接得到一個500kHz-1MHz的低頻頻移分量。采用ATA-2022B高壓放大器對PZT進(jìn)行放大，能夠?qū)崿F(xiàn)對高頻PZT的有效驅(qū)動，放大倍數(shù)25倍，電壓能夠到100V，驅(qū)動頻率到5MHz，能夠很好的驅(qū)動PZT的高效振動，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)光纖上聲波的傳輸，產(chǎn)生有效的光纖彎曲和對光波的多普勒效應(yīng)。

　　作為國內(nèi)測試儀器的民族品牌，安泰電子始終走在領(lǐng)域前沿，旗下自主研發(fā)生產(chǎn)的ATA-2000系列高壓放大器擁有DC-1MHz的帶寬，200Vpp~1600Vpp的輸出電壓范圍，40mA~500mA的電流輸出能力，是壓電陶瓷相關(guān)應(yīng)用的動態(tài)驅(qū)動研發(fā)測試的理想選擇。

　　ATA-2161高壓放大器

　　同時該系列功率放大器，可輸出理想的單端及差分信號，并設(shè)計(jì)了良好的過壓，過流，短路保護(hù)裝置，同時為了更好的為MEMS測試客戶應(yīng)用，提供的完善的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，方便用戶選擇對應(yīng)的匹配阻抗。

　　以上就是本次關(guān)于什么是壓電陶瓷？的全部內(nèi)容介紹，希望能幫助大家對功率放大器有更深入的了解，想要了解更多射頻放大器的相關(guān)應(yīng)用案例的工程師歡迎繼續(xù)關(guān)注我們。

西安安泰電子是專業(yè)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、高精度電流源等電子測量儀器研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的高科技企業(yè)，為用戶提供具有競爭力的測試方案。Aigtek已經(jīng)成為在業(yè)界擁有廣泛產(chǎn)品線，且具有相當(dāng)規(guī)模的儀器設(shè)備供應(yīng)商，樣機(jī)都支持免費(fèi)試用。如想了解更多功率放大器等產(chǎn)品，請持續(xù)關(guān)注安泰電子官網(wǎng)www.xiangmeiwang.com或撥打029-88865020。

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