現如今，科技發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，無論是在工業應用領域還是消費電子領域當中，壓電陶瓷都是未來個應用領域發展的一大方向。�：凸β史糯笃鞔蚪坏赖哪悖�提到這一領域，想必對壓電陶瓷技術都不陌生。沒錯，壓電陶瓷就是功率放大器的經典應用方向之一，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~

　　什麽是壓電陶瓷？

　　壓電陶瓷是一種能夠將機械能轉化爲電能的半導體材料，其特點是能産生機械形變，其形變大小與其介質本身的固有常數有關，這種特性使它能夠作爲傳感器和驅動器。壓電陶瓷的組成材料一般包括鐵電相（主要是鐵酸铋）、鐵酸鉛、钛酸鋇和锆钛酸鉛等。

　　壓電陶瓷具有三個重要的物理性能：第一是能使機械形變發生；第二是在施加電場時産生位移；第三是在電場中，由于介電常數和介電損耗不同，還能産生電壓。

　　壓電陶瓷在機械能轉化爲電能方面具有三大功能：第一是壓電效應，第二是壓電非線性效應，第三是壓電電致伸縮效應。其中以壓電效應應用最爲廣泛，在機電換能、超聲波換能器等方面具有重要的作用。

　　壓電陶瓷的發展曆程

　　1880年，居裏兄弟首先發現電氣石的壓電效應，從此開始了壓電學的曆史；

　　1881年，居裏兄弟實驗驗證了逆壓電效應，給出石英相同的正逆壓電常數；

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

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

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

　　1955年，美國BJaffe等人發現了比BaTio3壓電性更優越的PZT壓電陶瓷，促使壓電器件的應用研究又大大地向前推進了一大步；

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

　　80年代後期至今，人們研制出馳豫鐵電體陶瓷材料，在此基礎上有成功研制出馳豫鐵電體單晶材料，爲三維超聲波成像奠定了基礎。

　　壓電陶瓷的工作原理

　　在壓電材料表面施加壓力可以産生電荷。這種直接壓電效應，也稱發電機或傳感器效應，將機械能轉換爲電能。反之，施加一定電壓時，逆壓電效應可以改變此類材料的長度。這種促動器效應將電能轉換成機械能。單晶材料和多晶鐵電陶瓷中都可産生壓電效應。

　　在單晶中，晶格晶胞的不對稱結構，即低于居裏溫度TC時形成的極軸，是産生這種效應的充分必要條件。此外，壓電陶瓷具有自發極化特性，即晶胞的正負電荷濃度相互分離。同時，晶胞的軸線沿自發極化。

　　壓電陶瓷的應用

　　壓電陶瓷因其壓電性及有壓電性引起的機電性能的多樣性，使得它在衆多領域都有著廣泛應用，目前壓電陶瓷與高壓放大器配合已應用于汽車電子、消費電子、航空航天、生物醫學、工業等衆多領域，很好的推動了各領域研究的發展。

　　應用案例：電壓放大器基于壓電陶瓷的光纖聲光移頻實驗中的應用

　　實驗內容：利用高壓放大器對驅動電壓的放大實現壓電陶瓷的高效率振動，驅動電壓大幅增加，使得壓電陶瓷片振動強度大，其增強的聲光作用在光纖上産生有效的聲波傳輸和多普勒頻移。爲了保證壓電陶瓷工作性能可靠，性能優越的驅動放大器是關鍵。

　　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換移頻器（MCFS）。基本原理是通過光纖中LP11纖芯模式轉換爲基模的過程中，由于聲光效應産生多普勒頻移，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進行放大，能夠實現對高頻PZT的有效驅動，放大倍數25倍，電壓能夠到100V，驅動頻率到5MHz，能夠很好的驅動PZT的高效振動，進而實現光纖上聲波的傳輸，産生有效的光纖彎曲和對光波的多普勒效應。

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

　　ATA-2161高壓放大器

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