《压电陶瓷材料与元》PPT课件.ppt

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 2170763 ELECERAMTECHNOLOGYCO 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 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 dE ELECERAMTECHNOLOGYCO 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 ELECERAMTECHNOLOGYCO LTD 極化過程微結構變化 ELECERAMTECHNOLOGYCO LTD PZT未加電壓時 PZT加上電壓時之內部離子運動 O2 Pb ELECERAMTECHNOLOGYCO LTD PZT相圖 ELECERAMTECHNOLOGYCO LTD 三元系PZT相圖 Pb Mg1 3Nb2 3 O Pb Zn1 3Nb2 3 O3 ELECERAMTECHNOLOGYCO LTD P E遲滯曲線 硬性壓電陶瓷 ELECERAMTECHNOLOGYCO LTD P E遲滯曲線 軟性壓電陶瓷 ELECERAMTECHNOLOGYCO LTD 軟性與硬性壓電陶瓷比較表 ELECERAMTECHNOLOGYCO 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 knocksensor 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 ELECERAMTECHNOLOGYCO LTD 壓電變壓器結構 ELECERAMTECHNOLOGYCO LTD 壓電變壓器應力及位移分佈 ELECERAMTECHNOLOGYCO LTD 壓電變壓器原理 ELECERAMTECHNOLOGYCO LTD 壓電變壓器昇壓比 ELECERAMTECHNOLOGYCO LTD 壓電變壓器負載效應 ELECERAMTECHNOLOGYCO LTD 積層壓電變壓器 http www magsoft ELECERAMTECHNOLOGYCO LTD 壓電變壓器與磁性變壓器比較 ELECERAMTECHNOLOGYCO LTD 壓電變壓器與磁性變壓器比較 ELECERAMTECHNOLOGYCO LTD 單層壓電變壓器應用實例 單層式壓電變壓器 用於臭氧產生器 負離子產生器 靜電消除裝置 電子口罩等等高壓產生單元模組 ELECERAMTECHNOLOGYCO LTD 積層壓電變壓器應用實例 積層式壓電變壓器 用於筆記型電腦液晶顯示器 桌上型電腦液晶顯示器 個人數位助理 PDA 數位相機 DSC 數位攝影機 DSC 之冷陰極管電源模組等 ELECERAMTECHNOLOGYCO LTD 經由雙簧式壓電致動器出力使基板產生振動從而構成一揚聲機制 用於行動電話 個人數位助理 PDA 筆記型電腦等之發聲模組 壓電式平面喇叭 DistributedModeActuator DMA ELECERAMTECHNOLOGYCO LTD 提升電容值及作用電場降低驅動電壓提升音壓 積層壓電平面喇叭 ELECERAMTECHNOLOGYCO LTD 3DofDMAG1 ELECERAMTECHNOLOGYCO LTD DMAG 2 較佳音質電腦之動圈式喇叭尺寸 40 x20 x15mmdeep 12cm 相同頻率響應及音壓之壓電平面喇叭尺寸42x10 x2 5mm 1 05cm 12TimesSmaller ELECERAMTECHNOLOGYCO LTD 壓電平面喇叭體積效應 DMAis 5timeslighter MICROSPEAKER15gms DMA3gms ELECERAMTECHNOLOGYCO LTD 重量效應 筆記型電腦無須出音孔易於薄型化手機無須出音孔較大螢幕面板透明喇叭易於薄型化 X broken smooth ELECERAMTECHNOLOGYCO LTD 產品造形設計 ConeMicro speaker DMASpeaker ActualmeasuredresultsmainstreamnotebookPC TwoDMAsattachedtorearlid ELECERAMTECHNOLOGYCO LTD FrequencyResponse DMAvsMICROSPEAKER ELECERAMTECHNOLOGYCO LTD 壓電式平面喇叭與傳統線圈式喇叭特性比較表 ELECERAMTECHNOLOGYCO LTD DMA應用實例 N506i V501T ELECERAMTECHNOLOGYCO LTD 致動器型態 LongitudinalWafer TransverseWafer StackActuator Bimorph extension Bimorph bending 致動器亦稱為馬達 ELECERAMTECHNOLOGYCO LTD 雙簧片形致動器 Bimorphactuator 並聯型 串聯型 並聯型 偏壓 ELECERAMTECHNOLOGYCO LTD 致動器工作曲線 ELECERAMTECHNOLOGYCO LTD ELECERAMTECHNOLOGYCO LTD 致動器應用於相機鏡頭模組 ELECERAMTECHNOLOGYCO LTD 致動器 螺旋式 ELECERAMTECHNOLOGYCO LTD 產生器 Generator ELECERAMTECHNOLOGYCO LTD 產生器工作曲線 ELECERAMTECHNOLOGYCO LTD ELE