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1、ELECERAM TECHNOLOGY CO.,LTD,壓 電 陶 瓷 材 料 與 元 件(PIEZOELECTRIC CERAMIC MATERIAL AND DEVICES),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,ELECERAM TECHNOLOGY CO.,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,Rochele salt,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,ELECERAM TECHNOL
2、OGY CO.,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=d T,-,+,F,+,-,+,-,F,+,-,-,+,ELECERAM TECHNOLOGY CO.,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=d E,+,-,+,-,+,+,-,-,ELECERAM TECHNOLOGY CO.,LTD,壓電效應,壓電方程式 d=D/T=S/E,狀態方程式 D=d T+T E S=sE T+d E,ELECERAM TECHNOLOGY CO.,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,Q
3、m: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,ELECERAM TECHNOLOGY CO.,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,ELECERAM TECHNOLOGY CO.,LT
4、D,鈣鈦礦結構(Perovskite Structure),ELECERAM TECHNOLOGY CO.,LTD,極化過程微結構變化,ELECERAM TECHNOLOGY CO.,LTD,PZT未加電壓時,PZT加上電壓時之內部離子運動,O2,Pb,ELECERAM TECHNOLOGY CO.,LTD,PZT 相圖,ELECERAM TECHNOLOGY CO.,LTD,三元系 PZT 相圖,Pb(Mg1/3Nb2/3)O,Pb(Zn1/3Nb2/3)O3,ELECERAM TECHNOLOGY CO.,LTD,P-E 遲滯曲線 硬性壓電陶瓷,ELECERAM TECHNOLOGY CO
5、.,LTD,P-E 遲滯曲線 軟性壓電陶瓷,ELECERAM TECHNOLOGY CO.,LTD,軟性與硬性壓電陶瓷比較表,ELECERAM TECHNOLOGY CO.,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。,ELECERAM TECHNOLOGY CO.,LTD,積層式壓電陶瓷元件製作流程圖,ELECERAM TECHNOLOGY CO.,LTD
6、,應用例,產生器-ignitor for fuel lighter,gas stoves,battery for portable device,感測器-force sensor,accelerometer,pressure sensor,knock sensor,shock sensor,crash sensor,致動器-micropositioning for lens or mirror,hydraulic valve,ink jet printer,ultrasonic motor,electronic switch,換能器-ultrasonic cleaner,welder,atom
7、izer,buzzer,air transducer,delay line,變壓器,ELECERAM TECHNOLOGY CO.,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,ELECERAM TECHNOLOGY CO.,LTD,壓電變壓器結構,ELECERAM TECHNOLOGY CO.,LTD,壓電變壓器應力及位移分佈,ELECERAM TECHNOLOGY CO.,LTD,壓電變壓器原理,ELECERAM TECHNOLOGY CO.,LTD,壓電變壓器昇壓比,ELECERAM TECHNOLOGY CO.,LTD,壓
8、電變壓器負載效應,ELECERAM TECHNOLOGY CO.,LTD,積層壓電變壓器,ELECERAM TECHNOLOGY CO.,LTD,壓電變壓器與磁性變壓器比較,ELECERAM TECHNOLOGY CO.,LTD,壓電變壓器與磁性變壓器比較,ELECERAM TECHNOLOGY CO.,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,ELECERAM TECHNOLOGY CO.,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)、
9、數位相機(DSC)、數位攝影機(DSC)之冷陰極管電源模組等。,ELECERAM TECHNOLOGY CO.,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,Distributed Mode Actuator(DMA),ELECERAM TECHNOLOGY CO.,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,ELECERAM TECHNOLOGY CO.,LTD,3D of DMA G1,ELECERAM TECHNOLOGY CO.,LTD,DMA G-2,較佳音質電腦
10、之動圈式喇叭尺寸.40 x 20 x 15mm deep(12cm).相同頻率響應及音壓之壓電平面喇叭尺寸 42 x 10 x 2.5mm(1.05cm).12 Times Smaller,ELECERAM TECHNOLOGY CO.,LTD,壓電平面喇叭體積效應,DMA is 5 times lighter,MICROSPEAKER 15gms,DMA 3gms,ELECERAM TECHNOLOGY CO.,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,ELECERAM TECHNOLOGY CO.,LTD,
11、產品造形設計,ConeMicro-speaker,DMA Speaker,Actual measured results mainstream notebook PC.Two DMAs attached to rear lid.,ELECERAM TECHNOLOGY CO.,LTD,Frequency Response DMA vs MICROSPEAKER,ELECERAM TECHNOLOGY CO.,LTD,壓電式平面喇叭與傳統線圈式喇叭特性比較表,ELECERAM TECHNOLOGY CO.,LTD,DMA應用實例,N506i,V501T,ELECERAM TECHNOLOGY C
12、O.,LTD,致動器型態,Longitudinal Wafer,Transverse Wafer,Stack Actuator,Bimorph(extension),Bimorph(bending),*致動器亦稱為馬達,ELECERAM TECHNOLOGY CO.,LTD,雙簧片形致動器(Bimorph actuator),並聯型,串聯型,並聯型(偏壓),ELECERAM TECHNOLOGY CO.,LTD,致動器工作曲線,ELECERAM TECHNOLOGY CO.,LTD,ELECERAM TECHNOLOGY CO.,LTD,致動器應用於相機鏡頭模組,ELECERAM TECHNO
13、LOGY CO.,LTD,致動器,螺旋式,ELECERAM TECHNOLOGY CO.,LTD,產生器(Generator),ELECERAM TECHNOLOGY CO.,LTD,產生器工作曲線,ELECERAM TECHNOLOGY CO.,LTD,ELECERAM TECHNOLOGY CO.,LTD,振盪子產品應用實例,本公司生產之霧化振盪子用於加濕機、精油霧化以及醫療霧化領域,ELECERAM TECHNOLOGY CO.,LTD,振盪子產品應用實例,本公司生產之美容復健用超音波按摩頭,ELECERAM TECHNOLOGY CO.,LTD,空中換能器應用實例,汽車倒車雷達,ELECERAM TECHNOLOGY CO.,LTD,
