压电陶瓷片的原理及特性？

压电陶瓷片的原理及特性？

压电效应具有可逆性：若在压电陶瓷片上施以音频电压，就能产生机械振动，发出声响；反之，压电陶瓷片受到机械振动(或压力)时，片上就产生一定数量的电荷Q，从电极上可输出电压信号。压电陶瓷片有两种驱动方式。第一种是自激振荡式驱动。其电路原理是通过晶体管放大器提供正反馈，构成压电晶体振荡器，使压电陶瓷片工作在谐振频率fo上而发声。此时压电陶瓷片呈低阻抗，输出音量受输入电流控制，因此亦称为电流驱动型。
　　第二种为他激振荡式驱动，利用方波(或短形波)振荡器来激励发声。这时压电陶瓷片一般工作于fo之外的频率上，因此阻抗较高，输入电流较小，它居于电压驱动式。其优点是音域较宽。音色较好。

压电陶瓷换能器的原理是：当对这种陶瓷片施加压力或拉力，它的两端会产生极性相反的电荷，通过回路而形成电流。这种效应称为压电效应。如果把用这种压电陶瓷做成的换能器放在水中，那么在声波的作用下，在其两端便会感应出电荷来，这就是声波接收器。而且，压电效应是可逆的，假如在压电陶瓷片上施加一个交变电场，陶瓷片就会时而变薄时而变厚，同时产生振动，发射声波。这样超声波发射器的问题也就解决了。

压电陶瓷片的原理及特性：陶瓷是晶粒随机取向的多晶聚集体，因此其中各个铁电晶粒的自发极化矢量也是混乱取向的.   为了使陶瓷能表现出宏观的压电特性，就必须在压电陶瓷烧成并于端面被复电极之后，将其置于强直流电场下进行极化处理，以使原来混乱取向的各自发极化矢量沿电场方向择优取向.   经过极化处理后的压电陶瓷，在电场取消之后，会保留一定的宏观剩余极化强度，从而使陶瓷具有了一定的压电性质.

压电陶瓷片的原理及特性    压电效应具有可逆性：若在压电陶瓷片上施以音频电压，就能产生机械振动，发出声响；反之，压电陶瓷片受到机械振动(或压力)时，片上就产生一定数量的电荷Q，从电极上可输出电压信号。                  目前比较常见的锗钛酸铅压电陶瓷片(PZT)，是用锆、钛、铅的氧化物配制后烧结而成的。鉴于人耳对频率约为3kHz的音响最敏感，所以通常将压电陶瓷片的谐振频率f0设计在3kHz左右。考虑到在低频下工作，仅用一片压电陶瓷片难以满足频率要求，—般采用双膜片结构，其外形与符号如图1所示。它是把直径为d的压电陶瓷片与直径为D的金属振动片复合而成的。D一般为15~40mm，复合振动片的总厚度为h。

压电陶瓷材料的特性具有压电效应，当我们在压电陶瓷片两极之间外加一个交变的电压时，它就会产生同频率的机械振动。如果交变电压的频率在音频范围内，我们就可以听到它推动空气发出的声音。这时，压电陶瓷片起到扬声器的作用。   压电效应具有可逆性。压电陶瓷片在受到机械振动而发生形变时，两极之间就会产生电压。例如，如果我们对着压电陶瓷片讲话，它受到声波的振动而发生前后弯曲，在压电陶瓷片的两电板之间就会产生相应的音频电压。这样就把声音变换成了电信号，压电陶瓷片起到话筒的作用。   压电陶瓷片有自己固有的谐振频率。它的几何尺寸越小，谐振频率越高。例如，直径20mm的压电陶瓷片，它的固有谐振频率大约为4kHz。如果在压电陶瓷片两端加上的交变电压频率与它的固有谐振频率一致时，压电陶瓷片发出的声音最为响亮。   压电陶瓷片体积小、重量轻、可靠性高、耗电省、价格低。在常见的电子音乐贺卡中，就有一片压电陶瓷片作发声元件。