现如今，科技发展的脚步快到你难以想象，世界已然迈入了电子信息化时代，无论是在工业应用领域还是消费电子领域当中，压电陶瓷都是未来个应用领域发展的一大方向。常和功率放大器打交道的你，提到这一领域，想必对压电陶瓷技术都不陌生。没错，压电陶瓷就是功率放大器的经典应用方向之一，Aigtek今天想给各位工程师们科普的主角就是它，一起接着往下看吧~

　　什么是压电陶瓷？

　　压电陶瓷是一种能够将机械能转化为电能的半导体材料，其特点是能产生机械形变，其形变大小与其介质本身的固有常数有关，这种特性使它能够作为传感器和驱动器。压电陶瓷的组成材料一般包括铁电相（主要是铁酸铋）、铁酸铅、钛酸钡和锆钛酸铅等。

　　压电陶瓷具有三个重要的物理性能：第一是能使机械形变发生；第二是在施加电场时产生位移；第三是在电场中，由于介电常数和介电损耗不同，还能产生电压。

　　压电陶瓷在机械能转化为电能方面具有三大功能：第一是压电效应，第二是压电非线性效应，第三是压电电致伸缩效应。其中以压电效应应用最为广泛，在机电换能、超声波换能器等方面具有重要的作用。

　　压电陶瓷的发展历程

　　1880年，居里兄弟首先发现电气石的压电效应，从此开始了压电学的历史；

　　1881年，居里兄弟实验验证了逆压电效应，给出石英相同的正逆压电常数；

　　1894年，Voigt指出，仅无对称中心的二十种点群的晶体才有可能具有压电效应；

　　第一次世界大战，居里的继承人郎之万，最先利用石英的压电效应，制成了水下超声探测器，用于探测潜水艇，从而揭开了压电应用史篇章；

　　1947年，第二次世界大战中，美国Roberts在BaTio3陶瓷上，施加高压进行极化处理，获得了压电陶瓷的电压性；

　　1955年，美国BJaffe等人发现了比BaTio3压电性更优越的PZT压电陶瓷，促使压电器件的应用研究又大大地向前推进了一大步；

　　70年代后期，声表面波(SAW)的滤波器延迟线和振荡器等SAW器件也取得了实用化。

　　80年代后期至今，人们研制出驰豫铁电体陶瓷材料，在此基础上有成功研制出驰豫铁电体单晶材料，为三维超声波成像奠定了基础。

　　压电陶瓷的工作原理

　　在压电材料表面施加压力可以产生电荷。这种直接压电效应，也称发电机或传感器效应，将机械能转换为电能。反之，施加一定电压时，逆压电效应可以改变此类材料的长度。这种促动器效应将电能转换成机械能。单晶材料和多晶铁电陶瓷中都可产生压电效应。

　　在单晶中，晶格晶胞的不对称结构，即低于居里温度TC时形成的极轴，是产生这种效应的充分必要条件。此外，压电陶瓷具有自发极化特性，即晶胞的正负电荷浓度相互分离。同时，晶胞的轴线沿自发极化。

　　压电陶瓷的应用

　　压电陶瓷因其压电性及有压电性引起的机电性能的多样性，使得它在众多领域都有着广泛应用，目前压电陶瓷与高压放大器配合已应用于汽车电子、消费电子、航空航天、生物医学、工业等众多领域，很好的推动了各领域研究的发展。

　　应用案例：电压放大器基于压电陶瓷的光纤声光移频实验中的应用

　　实验内容：利用高压放大器对驱动电压的放大实现压电陶瓷的高效率振动，驱动电压大幅增加，使得压电陶瓷片振动强度大，其增强的声光作用在光纤上产生有效的声波传输和多普勒频移。为了保证压电陶瓷工作性能可靠，性能优越的驱动放大器是关键。

　　基于模式选择耦合器（MSC）和声致光纤光栅（AIFG）制作了一种光纤模式转换移频器（MCFS）。基本原理是通过光纤中LP11纤芯模式转换为基模的过程中，由于声光效应产生多普勒频移，可以直接得到一个500kHz-1MHz的低频频移分量。采用ATA-2022B高压放大器对PZT进行放大，能够实现对高频PZT的有效驱动，放大倍数25倍，电压能够到100V，驱动频率到5MHz，能够很好的驱动PZT的高效振动，进而实现光纤上声波的传输，产生有效的光纤弯曲和对光波的多普勒效应。

　　作为国内测试仪器的民族品牌，JN江南sports电子始终走在领域前沿，旗下自主研发生产的ATA-2000系列高压放大器拥有DC-1MHz的带宽，200Vpp~1600Vpp的输出电压范围，40mA~500mA的电流输出能力，是压电陶瓷相关应用的动态驱动研发测试的理想选择。

　　ATA-2161高压放大器

　　同时该系列功率放大器，可输出理想的单端及差分信号，并设计了良好的过压，过流，短路保护装置，同时为了更好的为MEMS测试客户应用，提供的完善的阻抗匹配网络，方便用户选择对应的匹配阻抗。

　　以上就是本次关于什么是压电陶瓷？的全部内容介绍，希望能帮助大家对功率放大器有更深入的了解，想要了解更多射频放大器的相关应用案例的工程师欢迎继续关注我们。

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