压电陶瓷变压器及其应用
压电陶瓷及应用
2011-4-12ห้องสมุดไป่ตู้
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z z b
z o
o x y x
o
y
x a
c
y
(a)
(b)
(c)
晶体外形； 切割方向； (a) 晶体外形； (b) 切割方向； (c) 晶片
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石英晶体
石英（ 是一种具有良好压电特性的压电晶体。 石英（SiO2）是一种具有良好压电特性的压电晶体。 其介电常数和压电系数的温度稳定性相当好， 其介电常数和压电系数的温度稳定性相当好，在常温范 围内这两个参数几乎不随温度变化，如下两图。 围内这两个参数几乎不随温度变化，如下两图。 由图可见， 由图可见，在20℃～200℃范围内，温度每升高 ℃， ℃ ℃范围内，温度每升高1℃ 压电系数仅减少0.016％。 但是当到 压电系数仅减少 ％ 但是当到573℃时 ， 它完全失 ℃ 去了压电特性，这就是它的居里点。 去了压电特性，这就是它的居里点。
电极 －－－－－ ＋＋＋＋＋ 极化方向 －－－－－ 电极 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ 陶瓷片内束缚电荷与电极上吸附 的自由电荷示意图 自由电荷 束缚电荷
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如果在陶瓷片上加一个与极化方向平行的压力F， 如果在陶瓷片上加一个与极化方向平行的压力 ， 如图，陶瓷片将产生压缩形变（图中虚线） 片内的正、 如图，陶瓷片将产生压缩形变（图中虚线），片内的正、 负束缚电荷之间的距离变小，极化强度也变小。因此， 负束缚电荷之间的距离变小，极化强度也变小。因此， 原来吸附在电极上的自由电荷，有一部分被释放， 原来吸附在电极上的自由电荷，有一部分被释放，而出 现放电荷现象。 当压力撤消后，陶瓷片恢复原状( 现放电荷现象 。 当压力撤消后 ， 陶瓷片恢复原状 ( 这是 一个膨胀过程) 片内的正、 负电荷之间的距离变大， 一个膨胀过程 ) ， 片内的正 、 负电荷之间的距离变大 ， 极化强度也变大， 极化强度也变大，因此电极上又吸附一部分自由电荷而 出现充电现象。这种由机械效应转变为电效应， 出现充电现象。这种由机械效应转变为电效应，或者由 机械能转变为电能的现象，就是正压电效应。 机械能转变为电能的现象，就是正压电效应。
压电陶瓷及其应用
压电陶瓷及其应用
压电陶瓷是一种能够将机械能转换为电能或反过来将电能转换为机械能的材料。
压电现象是指当压电材料受到外力压缩或拉伸时，会在其表面产生正电荷和负电荷的分布，从而产生电场，形成电荷偏移现象。
在电场作用下，压电材料会发生形变，这种形变成为“压电效应”。
由于其稳定性好、耐热性强等优点，压电陶瓷被广泛应用于传感器、换能器、精密仪器等领域中。
压电陶瓷的基本原理是利用石英、石英玻璃、陶瓷等材料的压电效应，通过施加电场和机械应力，从而使得材料产生明显的形变。
一个典型的压电陶瓷元件由两个相互平行的金属板组成，中间夹着压电陶瓷。
当加电压的方向与晶格压缩方向相同时，压电陶瓷的壳体会向两个板之间形成一个弯曲或膨胀，即拉伸或压缩，而当电压反向时，它会变小或成为弯曲或膨胀与电压方向相反的形状。
通过压电陶瓷传感器可以获得不同种类的物理量，如力、压力、形变、应力等，并将其转化为电磁信号输出。
在机械加工和测量领域中，使用压电陶瓷可以进行高精度的形变测量和位置控制。
此外，压电陶瓷不仅可以作为传感器和换能器，还可以作为精密陶瓷器件，如滤波器和元件储能器，作为贴片电容器，甚至可以用作超声波清洗器。
近年来，压电陶瓷在医疗设备中的应用也越来越广泛。
例如，在医疗图像仪器的探头中使用压电陶瓷的探头技术，可以使得医疗设备具有更高的灵敏度和精确度，在医疗成像和诊断方面具有重要意义。
此外，压电陶瓷也可作为医疗器械上的声子部件，用于制造射频刀和其它医疗设备。
总之，压电陶瓷的应用非常广泛，一些发展中国家同样具有一定的生产能力，其应用挖掘和研发，对于现代工业和医疗事业具有重要意义。
压电陶瓷变压器在开关电源的应用分析
压电陶瓷变压器在开关电源的应用分析摘要：介绍了压电陶瓷变压器的原理，等效电路及特点。
在此基础上，重点对应用压电陶瓷变压器的开关电源主电路，控制电路特点进行了分析，并简单介绍了压电陶瓷变压器目前在不同产品的开关电源中的实际应用。
关键词：开关电源；压电陶瓷变压器；谐振；匹配；频率跟踪O 引言随着电子技术的发展，各种便携式电子设备小型化、轻型化要求开关电源需满足轻、小、薄等要求。
而在开关电源中，传统电磁式变压器和电感的体积和重量是整个电源的主要部分。
尽管目前出现了平面电磁变压器，或能够集成PCB板上的小型变压器，在一定程度上能实现减小高度和尺寸的目的，但仍然难以满足轻、小、薄的要求。
陶瓷变压器是基于电-机-电的工作机理，不存在绕组和磁芯，可以做的很薄，使电源轻、小、薄成为可能。
与基于其电-磁-电能量转换机理的电磁变压器相比，拥有许多优势，如没有绕组线圈，不会受到电磁干扰和产生电磁干扰，压电陶瓷变压器制造可以完全实现自动化，成本低，绝缘等级高，且容易获得高的电压传输比，非常适合小功率高压输出场合。
1 压电陶瓷变压器1．1 基本工作原理电磁式变压器是初级绕组和次级绕组通过电磁耦合来传递能量，而压电陶瓷变压器是借助压电陶瓷材料的“逆压电效应”和。
正压电效应”实现。
电能-机械能-电能”的转换，完成能量传递的目的。
在这个能量传递过程中，首先是施加在压电陶瓷变压器的交流电能在“逆压电效应”的作用下转换成压电陶瓷材料的振动机械能，然后又在“正压电效应”作用下立即将这种机械能转换为交流电能输出。
从能量转换的角度来看。
“逆压电效应”相当于一台电动机，将电能转换为机械能；“正压电效应”相当于一台发电机，将机械能转换为电能。
现以Rosen型中的一种压电陶瓷变压器来说明其工作原理，其结构如图1(a)所示。
整个压电陶瓷变压器分为两部分，左半部分为输入端，其上下面有烧渗的阴极，沿厚度方向极化；右半部分为输出端，沿长度方向极化，右墙面有烧渗的阴极。
压电陶瓷的工作原理与应用
压电陶瓷的工作原理与应用1. 什么是压电陶瓷？压电陶瓷是一种具有压电效应的陶瓷材料，具有特殊的物理性质。
当施加压力或电场时，压电陶瓷会发生正比例的形变或电荷分布变化。
其工作原理基于压电效应，即通过施加压力或电场激发压电陶瓷产生形变或电荷分布的变化。
压电陶瓷材料主要由氧化物和复合材料组成，具有稳定的物理和化学性质。
2. 压电陶瓷的工作原理压电陶瓷的工作原理基于压电效应，分为压电效应和逆压电效应两种模式。
2.1 压电效应压电效应是指当施加机械应力于压电陶瓷时，会在材料内产生电荷分离。
这种电荷分离是由于晶格结构的变化所引起的。
压电效应的量级与施加的压力成正比。
压电效应是压电陶瓷实现能量转换、传感和控制的基础。
2.2 逆压电效应逆压电效应是指当施加电压于压电陶瓷时，会导致陶瓷的形变。
施加电压使得陶瓷内部的电荷重分布，进而引起形变。
逆压电效应可以通过改变施加的电压来精确控制压电陶瓷的形变，因此广泛应用于执行器和传感器等领域。
3. 压电陶瓷的应用压电陶瓷由于其独特的物理性质和工作原理，在众多领域中有着广泛的应用。
3.1 压电陶瓷传感器压电陶瓷传感器是利用压电效应对外界压力或应力进行测量的传感器。
通过安装压电陶瓷传感器可以实现对力、质量、压力等物理量的测量和检测。
压电陶瓷传感器广泛应用于工业自动化、航空航天等领域中。
3.2 压电陶瓷应用于超声波技术压电陶瓷在超声波技术中起到重要的作用。
通过施加交变电场，压电陶瓷可以产生超声波。
超声波技术在医学成像、材料检测和土木工程中有着广泛的应用。
3.3 压电陶瓷控制器压电陶瓷控制器是通过施加电压控制陶瓷的形变的装置。
压电陶瓷控制器可以用于精确控制执行器、阀门等的位置和形变。
在精密仪器、机械控制等领域中被广泛应用。
3.4 压电陶瓷用于发电压电陶瓷可以通过压电效应转换机械能为电能。
将压电陶瓷放置在机械振动环境中，可以利用振动能量产生电能。
这种方法在一些低功率应用中具有潜力，如自动感应式无线传感器等。
压电陶瓷发电特性及其应用研究共3篇
压电陶瓷发电特性及其应用研究共3篇压电陶瓷发电特性及其应用研究1压电陶瓷发电特性及其应用研究压电陶瓷是一种能够将电能和机械能相互转换的材料，其具有很强的压电效应和角电效应。
因此，它在能量转换和储存领域中具有广泛的应用。
本文将重点介绍压电陶瓷的发电特性及其应用研究。
1. 压电陶瓷的发电特性压电陶瓷的发电机制是基于压电效应。
当施加外力或压力时，它会产生电荷分布不均的情况，从而产生电势差并形成电流。
这种电荷分布的不均匀是压电效应的直接结果。
另一方面，压电陶瓷也具有角电效应。
当施加过电压时，它可以被用作电极化器，在没有任何电学信号的情况下将机械幅度转换为电学信号。
2. 压电陶瓷的应用研究2.1 压电陶瓷发电机压电陶瓷发电机可以将机械能转换为电能。
它可以通过施加外力来刺激压电陶瓷并流过电流。
由于其结构简单、可靠性高、无污染、可靠性高等特点，压电陶瓷发电机受到了广泛的关注。
2.2 压电能量收集装置压电能量收集装置是将压电陶瓷与电容器等元件结合使用，以收集从机械系统中产生的微弱电能。
其中一种常见的应用是使用人体步态能量来为电子设备充电。
此外，还可以通过将压电元件与振动绝缘和滤波元件结合使用来收集车辆振动或其他环境振动中的能量，以实现稳定、可靠的电源供应。
2.3 压电陶瓷传感器压电陶瓷传感器被广泛应用于建筑结构、机器人、生物医学监测和流量计等领域。
例如，压电陶瓷传感器可用于对结构的物理变形和应力进行测量，以便进行健康监测。
另外，它还被用作假肢控制和人机交互的红外触摸传感器。
3. 结论压电陶瓷发电具有广泛的应用前景，但其性能需要进一步提高。
研究应该重点关注如何提高压电陶瓷的输出功率和增加其工作寿命。
此外，在应用中，还应注意减小压电陶瓷的失效率以及尽可能减少它在安装中的受外部机械、化学和热损害的风险综上所述，压电陶瓷作为一种新型的能量转换材料，具有着广泛的应用前景。
通过应用研究可发现，压电陶瓷在发电、能量收集和传感器领域都具有非常重要的应用前景。
压电陶瓷变压器的应用分析
压电陶瓷变压器的应用分析发表时间：2018-07-18T16:07:11.607Z 来源：《科技中国》2018年1期作者：徐梦瀛[导读] 摘要：与传统电磁变压器相比，压电陶瓷变压器有着显著的优势，体积相对较小、重量相对较轻、不怕受潮、不怕燃烧，其技术开始逐步成熟，在多个领域中得到了应用。
本文针对压电陶瓷变压器的应用进行分析。
摘要：与传统电磁变压器相比，压电陶瓷变压器有着显著的优势，体积相对较小、重量相对较轻、不怕受潮、不怕燃烧，其技术开始逐步成熟，在多个领域中得到了应用。
本文针对压电陶瓷变压器的应用进行分析。
关键词：压电陶瓷变压器；应用；分析所谓的压电陶瓷变压器，就是一种新型的压电换能器件，具有结构简单、尺寸小、可靠性高等的特点。
压电陶瓷变压器在我们的生活当中被应用的十分广泛，比如在电视显像管、雷达显示管、静电除尘等设备上都有压电陶瓷变压器的应用。
压电陶瓷变压器的研究最早始于二十世纪五十年代，当时的压电陶瓷材料还主要是钛酸钡。
因为当时的技术有限，压电陶瓷变压器并未得到很好的发展。
后来，随着社会的发展以及技术的进步，人们对于小型压电变压器的需求数量越来越大。
于是，压电陶瓷变压器又重新得到发展。
压电陶瓷变压器是一种新原理的电子变压器，已然引起了人们的广泛关注。
本文将对压电陶瓷变压器的研究进展做出详细的介绍：一、压电陶瓷变压器的研究进展（一）新型压电陶瓷变压器材料的研究压电陶瓷变压器主要是借助机电能量的二次转变从而实现升压输出的。
为了满足这个要求，就需要使用具有较高机电耦合系数的材料。
使用机电耦合系数较高的材料，能获得较高的升压比，在工作状态下还能够承受较高的振动频率。
但是，没有经过改性的PZT材料是无法满足这一要求的。
所以，就需要对PZT材料进行改造。
在PZT材料中，可以掺杂其他物质，并且让材料中的A位离子取代B位离子。
这样的改造会使得材料本身发生畸变，并且还会使材料的载流子浓度发生变化，但是，正是因为这样的改变，才能使得PZT材料更加符合压电陶瓷变压器材料的要求。
压电陶瓷的应用及原理
压电陶瓷的应用及原理引言压电陶瓷是一种特殊的陶瓷材料，具有压电效应和逆压电效应。
其应用广泛，涉及到许多领域，如传感器、换能器、滤波器等。
本文将介绍压电陶瓷的应用及其原理。
压电效应原理压电效应是指将压力施加到压电陶瓷上时，会产生电荷的现象。
这是由于压电陶瓷的晶格结构造成的。
当通过施加压力使晶格略微变形时，晶格内的正负离子会发生位移，使整个陶瓷材料的两端产生电荷差。
这种电荷差可以通过外接电路来利用。
压电陶瓷的应用1. 压电传感器压电陶瓷可以用作压力传感器，用于测量、检测和监测各种参数，如力、压力、加速度等。
在汽车、航空航天、医疗设备等领域有着广泛的应用。
例如，将压电陶瓷安装在汽车刹车系统上，可以用来感知刹车力的大小，从而实现自动刹车或防抱死系统。
2. 压电换能器压电陶瓷还可以用作换能器，将电能转换为机械振动或声波能量。
这种转换是双向的，也可以将机械振动或声波能量转换为电能。
压电陶瓷的换能器应用广泛，如超声波清洗、超声波焊接、声纳等。
3. 压电陶瓷的滤波器由于压电陶瓷具有频率选择性和频率稳定性，它可以用作滤波器。
在通信、电子设备等领域中，使用压电陶瓷制造滤波器可以有效地去除杂散信号，提高信号的质量。
4. 压电陶瓷的振动传感器压电陶瓷也可以用作振动传感器，用于测量和监测结构物体的振动频率、幅度等参数。
在工程结构监测、地震监测等领域有着广泛的应用。
5. 压电陶瓷的声波传感器压电陶瓷还可以用作声波传感器，用于测量和检测声波信号。
在语音识别、声频分析等领域中有着重要的应用。
结论压电陶瓷作为一种特殊的陶瓷材料，具有压电效应和逆压电效应，被广泛用于各种领域。
通过压电效应原理，压电陶瓷可以实现电能和机械能之间的互换，从而应用于传感器、换能器、滤波器等设备中。
随着科技的不断发展，压电陶瓷的应用也将不断扩展，为各行业带来更多的便利和创新。
知识窗▏压电陶瓷的分类、应用及其发展
知识窗▏压电陶瓷的分类、应用及其发展压电陶瓷是指把氧化物混合(氧化锆、氧化铅、氧化钛等)高温烧结、固相反应后而成的多晶体，并通过直流高压极化处理使其具有压电效应的铁电陶瓷的统称，是一种能将机械能和电能互相转换的功能陶瓷材料。
由于具有较好的力学性能和稳定的压电性能，压电陶瓷作为一种重要的力、热、电、光敏感功能材料，已经在传感器、超声换能器、微位移器和其它电子元器件等方面得到了广泛的应用。
随着材料工艺的不断研究和改良，以及电子、信息、航空航天等高科技领域日新月异的发展，作为含高智能新型材料的压电陶瓷的生产技术和应用开发是人们关注的热门课题。
压电陶瓷是一类具有压电特性的电子陶瓷材料，与典型的不包含铁电成分的压电石英晶体的主要区别是：构成其主要成分的晶相都是具有铁电性的晶粒。
由于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。
压电陶瓷的发展史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，石英是压电晶体的一种代表，它被取得应用。
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。
压电材料及其应用取得划时代的进展应归咎于第二次世界大战中发现了BaTiO3陶瓷，1947年，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，随后，日本积极开展利用BaTiO3压电陶瓷制作超声换能器、高频换能器、压力传感器、滤波器、谐振器等各种压电器件的应用研究，这种研究一直进行到50年代中期。
压电陶瓷的原理和应用
压电陶瓷的原理和应用概述压电陶瓷是一种特殊的材料，它具有压电效应，能够将机械能转化为电能。
压电陶瓷在许多领域都有广泛的应用，如声音传感器、振动马达、压力传感器等。
本文将介绍压电陶瓷的原理和一些常见的应用。
压电效应原理压电效应是指当施加在压电材料上的压力或变形时，会在其表面产生电荷。
这种效应是由于压电材料的晶格结构具有非对称性导致的。
压电效应可以通过外电场和外压力来激活，也可以通过压电材料的自身应力来激活。
压电陶瓷的结构压电陶瓷通常由铁电陶瓷和铅酸铌酸铁锆陶瓷两种材料组成。
铁电陶瓷具有铁电性质，能够在外电场的作用下产生电荷。
而铅酸铌酸铁锆陶瓷则具有高压电效果。
常见应用声音传感器压电陶瓷在声音传感器方面有着广泛的应用。
它可以将声波转化为电信号，用于测量声音的频率和强度。
声音传感器常被应用于无线通讯设备、音频设备等。
振动马达压电陶瓷的振动性能使其成为振动马达的理想材料。
通过施加交变电场，压电陶瓷可以产生机械振动，用于实现各种振动设备，如手机震动、电动牙刷等。
压力传感器由于其压电效应，压电陶瓷可用于制造高灵敏度的压力传感器。
当施加压力时，压电陶瓷会产生电荷输出，用于测量压力的大小。
压力传感器广泛应用于工业自动化、机械设备等领域。
超声波产生器压电陶瓷可以将电能转化为超声波的机械能，因此被广泛应用于超声波产生器中。
通过控制电场的频率和强度，压电陶瓷可以产生高频率的超声波，用于医疗成像、清洗设备等。
光学设备压电陶瓷的机械性能和光学性能使其成为光学设备中的重要组成部分。
压电陶瓷可以用于调整光学元件的位置和形状，实现自动对焦、光阑调控等功能。
总结压电陶瓷凭借其独特的压电效应，在许多领域都有着重要的应用。
从声音传感器到光学设备，压电陶瓷都为这些设备的正常运行提供了关键的功能支持。
随着科学技术的不断发展，压电陶瓷的应用前景将会更加广阔。
压电陶瓷及其应用
] 压电陶瓷及其应用关健词：压电马达;;压电陶瓷;;介电性能;;压电性能[ 摘要]利用压电陶瓷将外力转换成电能的特性,可以制造出压电点火器、移动X光电源、炮弹引爆装置。
用两个直径3毫米、高5毫米的压电陶瓷柱取代普通的火石,可以制成一种可连续打火几万次的气体电子打火机。
用压电陶瓷把电能转换成超声振动,可以用来探寻水下鱼群的位置和形状,对金属进行无损探伤,以及超声清洗、超声医疗,还可以做成各种超声切割器、焊接装置及烙铁,对塑料甚至金属进行加工。
压电陶瓷是一能够将机械能和电能互相转换的功能陶瓷材料。
所谓压电效应是指某些介质在受到机械压力时,哪怕这种压力像声波振动那样微小,都会产生压缩或伸长等形状变化,引起介质表面带电,这是正压电效应。
反之,施加激励电场,介质将产生机械变形,称逆压电效应。
1880年法国人居里兄弟发现了“压电效应”。
1942年,第一个压电陶瓷材料钛酸钡先后在美国、前苏联和日本制成。
1947年,钛酸钡拾音器---第一个压电陶瓷器件诞生了。
上世纪50年代初,又一种性能大大优于钛酸钡的压电陶瓷材料---锆钛酸铅研制成功。
从此,压电陶瓷的发展进入了新的阶段。
60年代到70年代,压电陶瓷不断改进,逐趋完美。
如用多种元素改进的锆钛酸铅二元系压电陶瓷,以锆钛酸铅为基础的三元系、四元系压电陶瓷也都应运而生。
这些材料性能优异,制造简单,成本低廉,应用广泛。
压电陶瓷对外力的敏感使它甚至可以感应到十几米外飞虫拍打翅膀对空气的扰动,并将极其微弱的机械振动转换成电信号。
利用压电陶瓷的这一特性,可应用于声纳系统、气象探测、遥测环境保护、家用电器等方面。
如今压电陶瓷已经被科学家应用到国防建设、科学研究、工业生产以及和人民生活密切相关的许多领域中,成为信息时代的多面手。
在航天领域,压电陶瓷制作的压电陀螺,是在太空中飞行的航天器、人造卫星的“舵”。
依靠“舵”,航天器和人造卫星,才能保证其既定的方位和航线。
传统的机械陀螺,寿命短,精度差,灵敏度也低,不能很好满足航天器和卫星系统的要求。
多层压电陶瓷变压器及其应用技术
多层压电陶瓷变压器及其应用技术关键词：压电变压器陶瓷长度谐振工艺电极单层机械能摘要：压电陶瓷变压器是一种新型的压电换能器件，它在结构与特性上和传统的线绕铁芯电磁变压器有很大的区别，本文对压电陶瓷变压器（多层）的发展历史、主要制造工艺、工作原理及应用技术作简要的讨论。
1引言压电陶瓷变压器最早于1956年由美国人C.A.Rosen提出，他根据压电理论及压电方程对压电变压器的基本工作原理进行了阐述，并制成单层压电陶瓷变压器；之后数年，人们对压电变压器理论及其应用进行了广泛的研究，得到一些实际应用，但因特性欠佳，制造工艺不完善，成本较高等，未获得广泛的应用。
因此，20世纪60年代到70年代初可以看成压电变压器发展的初级阶段，仅限于单层压电陶瓷变压器。
1980年，中国科学家首先提出采用多层技术制造压电陶瓷变压器，并且制作出第一支多层压电陶瓷变压器，可简称MPT（MultilayerPiezoelectricTransformer）。
由于多层压电变压器具有独特的优点，更适合实际应用，因而引起各国科研人员的广泛关注。
随着电子陶瓷元器件制造技术的发展，尤其是多层陶瓷器件工艺技术的出现和日趋成熟，进入20世纪90年代，电子产品要求小型化、薄型化、高效化，多层压电变压器用于液晶显示器背光电源刚好满足了这些要求，并克服了传统电磁变压器的一些缺点，因此，以日本NEC，TDK，村田，日立金属等公司为代表的电子元器件厂家在该领域开展了大量研究，20世纪90年代末将压电变压器大量用于液晶显示器背光电源，标志着压电变压器制造技术及产业化已经成熟。
从20世纪80年代到90年代单层压电变压器技术进一步成熟，在一些小型高压电源中得到实际应用，如负离子发生器、臭氧发生器、静电喷涂等。
在我国，以清华大学材料系为代表的科研院所在20世纪70年代开始压电变压器的研究与开发，在压电变压器材料、结构、理论及制造工艺上取得一定的成果。
清华大学材料系作为在国际上最早从事多层压电变压器研究开发的机构，积极推动了我国多层压电陶瓷变压器的产业化进程。
压电陶瓷的压电机理与应用
压电陶瓷的压电机理与应用
压电陶瓷在传感技术 中广泛应用于测量和 检测：压电陶瓷传感 器可用于测量温度、 压力、加速度等物理 量，其高灵敏度和稳 定性使得其在工业自 动化、航空航天等领 域发挥着关键作用
3.3 激光技术
在激光技术中：压电 陶瓷被广泛用作激光 振镜的驱动器。通过 电场的调节，压电陶 瓷实现了对激光束的 精确定位和调整。这 在激光加工、激光通 信等领域发挥了重要 作用
压电陶瓷的压电机理与应用
5 结论
压电陶瓷以其独特的压电机理和广泛的 应用前景：成为材料科学与工程中备受 关注的研究方向。深入理解其压电机理 ，对于更好地发挥其在声学、传感、激 光、医学等领域的潜力至关重要。通过 不断的研究和创新，压电陶瓷将在更多 领域发挥重要作用，推动科技的不断进 步
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压电陶瓷是人工制造的多晶体压电材料：压电陶瓷是人工制造的多晶体压电材料 其内部的晶粒有一定
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的极化方向，在无外电场作用下，晶粒杂乱分布，它们的极化效应被相互抵消，因此压电陶瓷此时呈 中性，即原始的压电陶瓷不具有压电性质。压电陶瓷的晶格结构对其压电性能具有重要影响。晶格结
构的对称性使得压电陶瓷
5 2.3 分子排列
压电陶瓷的压电机理与应用
2 压电机理
2.1 基本机理
压电效应的基本原理是压电材料的晶 格结构会因外力而发生畸变：导致正 负电荷的分离。这种分离产生的电荷 差异可被收集并用于产生电压。压电 陶瓷通常由铅酸锆或铅酸钛等材料制 成，其晶格结构使其具有显著的压电 效应
压电陶瓷的压电机理与应用
3 2.2 结构特性
压电陶瓷也被用于制 造马达和执行器
在电场作用下，压电陶瓷会发 生尺寸变化，这一特性可用于 实现微小位移和振动，适用于 微型机械系统
压电陶瓷换能器典型应用介绍
压电陶瓷换能器典型应用介绍压电陶瓷换能器作为一种新型敏感元件，近年来开始广泛应用。
本文介绍换能器的几种典型应用。
1.压电开关：压电陶瓷换能器用在各种特殊条件下做压电开关，控制各种升降机、专用精密控制仪表。
用1.5N的触发后产生下电压脉冲，通过一个特殊线路能激励陶瓷换能器和CMOS 电路产生机电转换。
2.油墨印刷喷头：换能器可用于在无噪声的高速电信打印头，独立控制13根VIRIT瓷管，利用内径的收缩把油墨从约为20μm直径的喷口中射出。
3.压电微位移器：利用换能器的快速动作反向，用于行程高0.1mm，作用力达2MN(200Kp)的阀门，开放时间为10Μs。
4.视频触发器：用于VCR设备中重调视频头位置的弯曲振动的压电陶瓷换能器，有1μm/v 以上的高灵敏度。
5. 压电回转仪：它是利用与振动面(X轴)，保持垂直的Y轴一面贴上压电元件，可用于检出Z轴旋转方向的科里奥尔力，这种压电振动回转仪被应用于防止摄像机的手振，已取得实用。
6.日本电气工程公司利用压电陶瓷变压器作成了AC-DC变换器，该变换器的主要性能为：输入电压为80-140Vac，负载电流0-2A，可稳定输出直流电压为9V，最高效率达87%。
根据输入端子间反射噪声测试结果，噪声极小，可充分满足VCC1级B组的允许极限值。
7.压电陶瓷继电器：压电陶瓷贴合元件的位移振幅大，利用这一点，可以进行接点的开闭。
在小型继电器范围内，在需要用大约为电磁式继电器所能控制的电功率的 1/100为驱动功率来进行控制的情况下，由于压电陶瓷继电器只有直流损耗，因而能够使正常状态下必须的电功率大为降低。
8. 超声波清洗机：现在各种工业、医疗、家用设备中广泛用到超声波清洗机。
超声波清洗机是在洗液中产生超声波振动，把被洗物浸在这种洗液中即被洗净，清洗的机制作用在于超声波振动产生的空化作用和促进物理化学反应的作用。
所采用的频率根据清洗物的大小和目的可选用10-500千赫，一般多为20-50千赫。
压电效应原理及在陶瓷方面的应用
压电效应原理及在陶瓷方面的应用粉体一班郭开旋1103011026内容摘要：某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。
当外力去掉后，它又会恢复到不带电的状态，这种现象称为正压电效应。
当作用力的方向改变时，电荷的极性也随之改变。
相反，当在电介质的极化方向上施加电场，这些电介质也会发生变形，电场去掉后，电介质的变形随之消失，这种现象称为逆压电效应，或称为电致伸缩现象。
压电陶瓷实际上是一种经过极化处理的、具有压电效应的铁电陶瓷，是信息时代的新型材料压电陶瓷是功能陶瓷中的一种。
关键词：压电效应、正压电效应、逆压电效应、原理、应用、陶瓷材料、压电陶瓷、铁电陶瓷、功能陶瓷、新型材料、电极化一、压电效应的原理：压电效应的原理是，如果对压电材料施加压力，它便会产生电位差（称之为正压电效应），反之施加电压，则产生机械应力（称为逆压电效应）。
如果压力是一种高频震动，则产生的就是高频电流。
而高频电信号加在压电陶瓷上时，则产生高频声信号（机械震动），这就是我们平常所说的超声波信号。
也就是说，压电陶瓷具有机械能与电能之间的转换和逆转换的功能，这种相互对应的关系确实非常有意思。
压电材料可以因机械变形产生电场，也可以因电场作用产生机械变形，这种固有的机-电耦合效应使得压电材料在工程中得到了广泛的应用。
例如，压电材料已被用来制作智能结构，此类结构除具有自承载能力外，还具有自诊断性、自适应性和自修复性等功能，在未来的飞行器设计中占有重要的地位。
1.压电效应的发现1880年皮埃尔·居里和雅克·居里兄弟发现电气石具有压电效应。
1881年，他们通过实验验证了逆压电效应，并得出了正逆压电常数。
1984年，德国物理学家沃德马·沃伊特（德语：Woldemar V oigt），推论出只有无对称中心的20中点群的晶体才可能具有压电效应。
2.压电材料压电材料会有压电效应是因晶格内原子间特殊排列方式，使得材料有应力场与电场耦合的效应。
压电陶瓷变压器基本工作原理及特点
独石（多层）压电陶瓷变压器基本工作原理及特点在现代，压电陶瓷制品对我们并不陌生。
正压电效应的应用主要用于燃气点火器，如燃气灶．燃气打火机等的点火系统。
基本工作原理为：由外力压缩一个弹簧，压到顶点后释放，弹簧力推动一个重锤打击压电陶瓷柱产生一数千伏的高压火花，点燃可燃气体。
逆压电效应的应用主要用于压电蜂鸣器，例如音乐贺卡、门铃．寻呼机．移动电话机振铃等。
基本工作原理为：当在压电陶瓷片上施加一交变电场时，压电陶瓷片产生一相对应的形变即振动，当振动频率在音频波段内时就会发出对应的音响。
应用此特性配合机械谐振原理还大量用于制造谐振器、选频器、延迟线、滤波器等电子组件。
压电陶瓷变压器的基本构成则是将一压电蜂鸣器的应用与一压电点火器的应用组合起来，组成压电谐振子。
在蜂鸣器的一端（称为驱动端）输入一个与压电变压器谐振频率一致的正弦交变电压，压电谐振子产生振动，传导至点火器的一端（称为发电端），产生连续的正弦波电压，视乎于压电变压器的结构特征，可以是输入低电压、输出高电压（升压型），也可以是输入高电压、输出低电压（降压型）。
若在高频驱动电压上通过调制解调器加入低频调制，则可实现信号传输。
压电陶瓷变压器的基本结构形式如图（一）所示压电陶瓷是一种脆性材料，为保障其机械强度，压电变压器必须有一定的厚度，上述变压器的驱动电压就受到了相当的限制。
为此独石（多层）压电陶瓷变压器项目应运而生。
独石（多层）压电陶瓷变压器的基本结构形式如图（二）所示。
采用了独石（多层）结构后每一单层厚度和层数均可调，驱动电压不再受到限制，因而可以使压电变压器无论处在何种驱动电压下都能工作在最佳状态。
此项目的核心技术为亚微米低温烧结压电陶瓷材料、内电极共烧技术，极化处理技术及结构设计。
独石（多层）压电陶瓷变压器制备的工艺流程为工艺流程中所采用的通用及专用设备国内均可解决。
压电陶瓷变压器
压电变压器直流高压电源设计摘要压电陶瓷变压器是一种新型的压电换能器件，具有尺寸小，结构简单，不可燃，耐辐射，高可靠等优点。
压电变压器在电视显像管、雷达显示管、静电复印机、静电除尘、小功率激光管、离子发生器、高压极化等设备中得到广泛的应用。
本课题是研究压电变压器设计出10kV的直流高压电源。
当在压电陶瓷变压器输入端（驱动部份）加入交变电压时，通过逆压电效应，瓷片产生沿长度方向的伸缩振动，将输入电能转变为机械能；而发电部分则通过正压电效应将机械能转换为电能从而输出电压因瓷片的长度远大于厚度，故输出端阻抗远大于输入端阻抗，输出端电压远大于输入端电压．一般输入几伏到几十伏的交变电压，可以获得几千伏以上的高压输出．关键词：压电陶瓷变压器直流高压阻抗Design of Piezoelectric Transformer DChigh voltage power supply ABSTRACTPiezoelectric ceramic transformer is a new type of piezoelectric transducer device, the size is small, simple structure, non-combustible, resistance to radiation, high reliability. Piezoelectric Transformers in a television picture tube, radar showed tube, electrostatic copier, electrostatic dust, small power laser diodes, ion generator, high voltage polarization, and other equipment was widely used.The topic is the study piezoelectric transformer design of the 10 kV DC high voltage power supply. When the piezoelectric ceramic transformer input (some drivers) by adding alternating voltage, reverse piezoelectric effect. have artifacts along the length direction of the stretching vibration, the input energy into mechanical energy; and some power is through piezoelectric effect of converting mechanical energy to electrical energy so the output voltage for artifacts than the length of thickness, Therefore, the output impedance than input impedance, the output voltage than input voltage. General Fu few to a few tens of volts of alternating voltage, available thousands of volts above the high pressure output.Keywords:Piezoelectric Ceramic Transformer DC high voltageImpedance目录第一章综述 (1)1.1压电陶瓷变压器发展概况 (1)1.2压电陶瓷变压器研究进展 (2)1.3 压电变压器的应用 (5)1.4本课题研究的意义 (7)第二章压电陶瓷变压器的工作原理和基本特性 (9)2.1 压电陶瓷变压器的结构和工作原理 (9)2.2压电陶瓷变压器的等效电路 (11)2.3压电陶瓷变压器的工作特性 (12)第三章压电陶瓷变压器高压电源设计 (18)3.1设计思想 (18)3.2压电陶瓷变压器的选取和计算 (19)3.3电路的设计 (21)3.4驱动变压器的设计与计算 (22)3.5倍压整流电路的设计 (26)第四章压电陶瓷变压器高压电源性能测试 (28)第五章结论 (30)致谢 (31)参考文献 (32)第一章综述1.1压电陶瓷变压器发展概况压电变压器是20世纪50年代后期开始研制的一种新型压电器件，最早由c．A．Rosen于1956年发明。
压电陶瓷及其应用综述
压电陶瓷及其应用一. 概述压电陶瓷是一种具有压电效应的多晶体，由于它的生产工艺与陶瓷的生产工艺相似（原料粉碎、成型、高温烧结）因而得名。
某些各向异性的晶体，在机械力作用下，产生形变，使带电粒子发生相对位移，从而在晶体表面出现正负束缚电荷，这种现象称为压电效应。
晶体的这种性质称为压电性。
压电性是J·居里和P·居里兄弟于1880年发现的。
几个月后他们又用实验验证了逆压电效应、即给晶体施加电压时，晶体会产生几何形变。
1940年以前，只知道有两类铁电体（在某温度范围内不仅具有自发极化，而且自发极化强度的发向能因外场强作用而重新取向的晶体）：一类是罗息盐和某些关系密切的酒石酸盐；一类是磷酸二氢钾盐和它的同品型物。
前者在常温下有压电性，技术上有使用价值，但有易溶解的缺点；后者要在低温（低于—14 C）下才有压电性，工程使用价值不大。
1942-1945年间发现钛酸钡（BaTiO）具有异常高的介电常数，不久又发现它具有压电性，BaTi O压电陶瓷的发现是压电材料的一个飞跃。
这以前只有压电单晶材料，此后出现了压电多晶材料——压电陶瓷，并获得广泛应用。
1947年美国用BaTiO陶瓷制造留声机用拾音器，日本比美国晚用两年。
BaTiO存在压电性比罗息盐弱和压电性随温度变化比石英晶体大的缺点。
1954年美国B·贾菲等人发现了压电PbZrO-PbTiO(PZT)固溶体系统，这是一个划时代大事，使在BaTiO时代不能制作的器件成为可能。
此后又研制出PLZT透明压电陶瓷，使压电陶瓷的应用扩展到光学领域。
迄今，压电陶瓷的应用，上至宇宙开发，下至家庭生活极其广泛。
我国对压电陶瓷的研究始于五十年代末期，比国外晚10年左右，目前在压电陶瓷的试制、工业生产等方面都已有相当雄厚力量，有不少材料已达到或接近国际水平。
二. 压电陶瓷压电性的物理机制压电陶瓷是一种多晶体，它的压电性可由晶体的压电性来解释，晶体在机械力作用下，总的电偶极矩（极化）发生变化，从而呈现压电现象、因此压电性与极化，形变等有密切关系。
压电陶瓷的特性及应用举例
压电陶瓷的特性及应用举例芯明天压电陶瓷以PZT锆钛酸铅材料为主，主要利用压电陶瓷的逆压电效应，即通过对芯明天压电陶瓷Δ压电效应压电效应可分为正压电效应和逆压电效应。
正压电效应是指压电陶瓷受到特定方向外力的作用时，在压电陶瓷的正负极上产生相反的电荷，当外力撤去后，又缓慢恢复到不带电的状态；逆压电效应是指在对压电陶瓷的极化方向上施加电压，压电陶瓷会随之发生形变位移，电场撤去后，形变会随之消失。
Δ纳米级分辨率压电陶瓷的形变量非常小，一般都小于1%，虽然形变量非常小，但可通过改变电场强度非常精确地控制形变量。
压电陶瓷是高精度致动器，它的分辨率可达原子尺度。
在实际使用中，压电陶瓷的分辨率通常受到产生电场的驱动控制器的噪声和稳定性的限制。
Δ大出力压电陶瓷产生的最大出力大小取决于压电陶瓷的截面积，对于小尺寸的压电陶瓷，出力通常达到数百牛顿的范围，而对于大尺寸的压电陶瓷，出力可达几万牛顿。
Δ响应时间快 <ms压电陶瓷随驱动电压的变化而快速伸缩， 它的响应时间即为压电陶瓷的充电的时间， 可达毫秒至亚毫秒量级。
最快响应时间取决于压电陶瓷的谐振频率，一般为谐振时间的1/3 。
压电陶瓷被广泛应用于阀门与快门技术中。
Δ迟滞 尽管压电陶瓷具有非常高的分辨率， 但它也表现出迟滞现象， 即压电陶瓷升压曲线和降 压曲线之间存在位移差。
在同一个电压值下， 上升曲线和下降曲线上的位移值有明显的位移 差，且这个位移差会随着电压变化范围的改变而改变， 驱动电压越小则位移差也会相应越小， 压电陶瓷的迟滞一般在给定电压对应位移值的 10%-15%左右。
Δ蠕变蠕变是指当施加在压电陶瓷的电压值不再变化时，位移值不是稳定在一固定值上，而是随着时间缓慢变化，在一定时间之后才会达到稳定值，如右图所示。
一般10s 内蠕变量约为伸长量的1%~2%。
开环压电陶瓷具有迟滞及蠕变现象，可通过配置定位传感器进行闭环控制，消除压电陶瓷的迟滞与蠕变现象。
通过使用位置传感器和反馈控制回路消除压电陶瓷的迟滞及滞后现象， 形变量与驱动电压成线性关系。
压电陶瓷变压器及其应用
压电陶瓷变压器及其应用压电陶瓷变压器是用铁电陶瓷材料经烧结和高压极化等工艺制成的一种新型电子变压器，其结构和工作原理与电磁绕线式等传统变压器是截然不同的。
人们对压电陶瓷变压器的研究始于20世纪50年代中后期。
美国的Rosen于1956年阐述了压电陶瓷变压器的基本原理，并制备出长条形单片压电陶瓷变压器。
由于当时的这种变压器采用的是压电性能差和居里温度低的钛酸钡（BaTiO3）材料，功率太小，成本也太高，并且工艺不成熟，因而未能引起人们的重视。
在20世纪60年代到70年代初，关于压电陶瓷材料的研究取得了一些进展，在70年代压电陶瓷变压器发展成为一种新型的电子陶瓷变压器，并在80年代被推广应用到电视机、雷达终端显示器等的高压电源领域。
这一时期，人们对与压电陶瓷变压器相关的最熟悉的产品就是压电陶瓷蜂鸣器和点火棒。
进入90年代中期后，随着信息产业的迅猛发展及电子产品朝轻、薄、短、小方向发展的趋势，使得压电陶瓷变压器技术与产业得到长足进步和发展。
1、压电陶瓷变压器的结构与工作原理压电变压器的工作原理基于压电材料的压电效应。
压电效应是法国的P?Curie和J?Curie兄弟在1880年研究铁电性和晶体对称性的关系时发现的一种物理现象。
除了单晶体外，压电陶瓷多晶体和某些非晶固体等也具有压电效应。
压电效应分正和逆两种类型。
正压电效应是指在压电体上加一个机械应力时，会使压电体极化并在一定的表面形成电荷的效应。
压电陶瓷棒就是利用正压电效应工作的，给压电棒加上机械压力，在点火棒两端即有高压产生。
逆压电效应是指在压电体上有一个外加电场时，晶体会发生形变和振动，这一现象就是逆压电效应。
压电陶瓷蜂鸣器就是利用逆压电效应工作的，给压电陶瓷片加上电压信号，将会使陶瓷片振动并发出声音。
压电陶瓷变压器是利用同一压电陶瓷并同时利用正压电效应和逆压电效应来工作的，即完成电能——机械能和机械能——电能的两次能量转换。
压电陶瓷变压器所使用的压电陶瓷材料除了BaTiO3外，还有PZT系压电陶瓷、三元系压电陶瓷（如铌镁钴钛酸铅系、铌锌锆钛酸铅系、碲锰锆钛酸铅系、锑锰锆钛铅酸系等）及四元系压电陶瓷[如Pb(Sn1/3 Nb2/3)A (Zn1/3 Nb2/3)B TiCZrdO3）等]。
液晶显示背景光源新宠 压电陶瓷变压器应用升温
２次 谐 振 时 驻 波 波 长 ＝ （２／２） 入谐
振 以及 ３次 谐 振 时 驻 波 波 长 ＝ （３／
２） 入谐 振 ３种 ， 各振 荡 模 式 时 纵
基 本 压 电变 压 器 是 具 有 机 械 振 荡 的 器 件 ，与 一 般 的 电 子 组 件 工 作 完 令 不 同 ，属 于 可 作 为 机 械 振 荡 用 的 组 件 ，如 果 用 晶 体 振 荡 器 或 者 陶 瓷 振 荡 器 ，此 时 的 振 荡 属 于 振 幅 极 小 的 谐 振 工 作 ， 因 此 其 工 作 时 的 功 率 在 毫 瓦级 别 以 Ｆ。
日前 ， 开 发有 图 ３所 示 的封 装 ，组 装 结 构 足 由 各 个节 点 利 用簧 片 式 弹簧 连接 ，这 样 连 接 就 图 ４所 示 的效率 而言 ，与 利用 焊 接 方 式 引 山 引线相 比 ，效 率提 高 了３％左 右 。
３次罗真型压电变压器优点
３次 罗 真 型压 电变 压 器具 有 可 靠 性 高 、发 光 效 率 高 和 输 出 高 三 个优 点 。
压 电 变 压 器 则 不 同 ，它 以 传 输 功 率 为 主 要 目的 ，所 处理 的 功 率最 低 在 ０．５Ｗ 以上 ，因 此可 决 定 压 电 元 件 内部 所 产 生 的 应 力 大 小 的振 荡速 度 ，最 大 可 达 ０．５ｍ／ｓ。此 时 的最 火 位 移 量 （振 荡 幅度 ）约 为 ２ ｍ ，如 此 使 用 虽 然 十 分 注 意 可 靠 性 ，但 也 有 产 生 各 种 问题 的 可 能 。
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压电陶瓷变压器及其应用压电陶瓷变压器是用铁电陶瓷材料经烧结和高压极化等工艺制成的一种新型电子变压器，其结构和工作原理与电磁绕线式等传统变压器是截然不同的。
人们对压电陶瓷变压器的研究始于20世纪50年代中后期。
美国的Rosen于1956年阐述了压电陶瓷变压器的基本原理，并制备出长条形单片压电陶瓷变压器。
由于当时的这种变压器采用的是压电性能差和居里温度低的钛酸钡（BaTiO3）材料，功率太小，成本也太高，并且工艺不成熟，因而未能引起人们的重视。
在20世纪60年代到70年代初，关于压电陶瓷材料的研究取得了一些进展，在70年代压电陶瓷变压器发展成为一种新型的电子陶瓷变压器，并在80年代被推广应用到电视机、雷达终端显示器等的高压电源领域。
这一时期，人们对与压电陶瓷变压器相关的最熟悉的产品就是压电陶瓷蜂鸣器和点火棒。
进入90年代中期后，随着信息产业的迅猛发展及电子产品朝轻、薄、短、小方向发展的趋势，使得压电陶瓷变压器技术与产业得到长足进步和发展。
1、压电陶瓷变压器的结构与工作原理压电变压器的工作原理基于压电材料的压电效应。
压电效应是法国的P?Curie和J?Curie兄弟在1880年研究铁电性和晶体对称性的关系时发现的一种物理现象。
除了单晶体外，压电陶瓷多晶体和某些非晶固体等也具有压电效应。
压电效应分正和逆两种类型。
正压电效应是指在压电体上加一个机械应力时，会使压电体极化并在一定的表面形成电荷的效应。
压电陶瓷棒就是利用正压电效应工作的，给压电棒加上机械压力，在点火棒两端即有高压产生。
逆压电效应是指在压电体上有一个外加电场时，晶体会发生形变和振动，这一现象就是逆压电效应。
压电陶瓷蜂鸣器就是利用逆压电效应工作的，给压电陶瓷片加上电压信号，将会使陶瓷片振动并发出声音。
压电陶瓷变压器是利用同一压电陶瓷并同时利用正压电效应和逆压电效应来工作的，即完成电能——机械能和机械能——电能的两次能量转换。
压电陶瓷变压器所使用的压电陶瓷材料除了BaTiO3外，还有PZT系压电陶瓷、三元系压电陶瓷（如铌镁钴钛酸铅系、铌锌锆钛酸铅系、碲锰锆钛酸铅系、锑锰锆钛铅酸系等）及四元系压电陶瓷[如Pb(Sn1/3 Nb2/3)A (Zn1/3 Nb2/3)B TiCZrdO3）等]。
最简单同时也是最为常用的压电陶瓷变压器是长条形单片压电陶瓷变压器（即Rosen型压电变压器），其结构如图1所示。
从图1可知，整个变压器分为两部分：左半部分上下两面都有烧渗的银电极，沿厚度（上下）方向极化，这部分作为电压输入端，称为驱动部分；右半部分的端头为烧渗的银电极，沿陶瓷片长度方向（从左到右）极化，作为输出端，称为发电部分。
当一个交变电压加到压电变压器的输入端时，通过逆压电效应使压电变压器沿长度方向产生伸缩振动，将输入的电能转换为机械能；发电部分感受到驱动部分产生的机械振动后，通过正压电效应将机械能转换为电能，并在输出端产生连续的正弦波电压。
当输入与输出端的阻抗不相等时，它们的电压和电流也不相等，从而可以实现输入和输出之间的电压和电流变换功能。
图1所示的压电变压器的长度远大于厚度，输入阻抗远小于输出阻抗，可以用来实现升压目的。
这种变压器在空载和谐振状态下的最大升压比为：（1）式中：Vout和Vin分别为输出电压和输入电压；Qm为材料的机械品质因素；K31和K33分别为材料的横向和纵向机电耦合系数；L为驱动部分长度；t为陶瓷片厚度。
变压器的最大效率为：(2)如果将图1中的发电部分作为压电变压器的驱动部分，而将驱动部分作为压电变压器的发电部分（如图2所示），于是发电部分的输入阻抗大于驱动部分的输出阻抗，致使输出端的电压降低，电流增大，便成为一种降压型压电陶瓷变压器。
由于压电陶瓷降压变压器的输出阻抗比较大，很难小于100Ω，因此输出电流比较小。
图3所示是日本NEC公司利用K1振动模式的压电陶瓷降压变压器示意图，图4所示为采用径向振动模式的自耦式压电陶瓷降压变压器的结构示图。
单片压电陶瓷变压器比较小，功率也比较低。
在上一个世纪90年代，人们将制备多层片式陶瓷电容器（MLCC）的工艺移植到压电陶瓷变压器的制作中，于是制成了多层片式压电陶瓷变压器，其结构如图5所示。
这种N层结构的压电变压器，每层的极化方向相反，各电极采用叉指方式交替地连接。
通过调整陶瓷层数可以有效地改变变压器的输入阻抗和输出阻抗，从而改变变压比。
图6所示为驱动和发电部分分别采用多层陶瓷和内电极结构的升压和降压变压器示图。
2、压电陶瓷变压器的特点压电陶瓷变压器的结构和原理与传统电磁变压器截然不同，其特点如下：（1）体积小、重量轻、超薄型，最适宜片式化。
（2）安全性好，可靠性高。
它采用不燃烧的压电陶瓷制成，没有磁心和线组线圈，没有磁饱和问题，不会因负载短路而烧毁，也不怕潮湿。
（3）功率转换效率高，一般可达95%，最高可达98%。
（4）能量传输是以高频振动的压电方式实现的，不会产生电磁干扰（EMI），也不会受到外界的电磁干扰。
（5）不产生反峰电压，输出标准正弦波电压。
尽管压电陶瓷变压器具有以上这些优点，但也存在一些不足，例如：a．压电陶瓷变压器输出功率比较小。
虽然有些压电变压器的输出功率可达20W（如NEC 制作的尺寸为14mm×14mm×6mm的降压型多层片式压电陶瓷变压器输出功率达20W以上，谐振频率为140KHz，在20W时的转换效率为97%）乃至30~40W，但目前成熟产品的输出功率不超过10W，因此仅适用小功率、小电流和高电压领域。
b．只有当输入电压频率在压电变压器的谐振频率附近时，才有最大的输出电压，如果偏离谐振频率，电压下降的幅度较大。
因此，压电陶瓷变压器与传统绕线式变压器不同，其工作频率范围比较窄。
c．压电陶瓷变压器所涉及的相关控制和驱动电路比较复杂，这会使系统成本增加，可靠性变差。
d．对安装固定与配置要求比较严格。
压电陶瓷变压器有半波模谐振和全波模谐振两种安装状态，如图7所示。
在固定陶瓷片时，支撑点必须选定在振动位移为零处，即半波模谐振的支撑点在陶瓷片的中间，全波模谐振的支撑点在距左端的1/4处，否则会影响升压比和转换效率。
3、压电陶瓷变压器的应用及其配套电路3.1 应用领域从目前发展现状看，升压型压电陶瓷变压器超前于降压型压电变压器。
升压型压电陶瓷变压器的主要应用有：冷阴极荧光灯（CCFL）驱动电路、液晶显示器（LCD）背光照明、电子警棍、负离子发生器、臭氧发生器、静电喷漆、静电除尘、静电复印机、扫描电子显微镜等高压发生装置中；降压型压电陶瓷变压器主要应用有计算机、手机、摄像机等便携式电子设备的AC-DC适配器及各种DC-DC模块电源、各种超小型模块电源、手提充电器等。
压电陶瓷变压器符合电子产品向小型化、轻量化、薄型化、高效化和高可靠等方面发展的要求，其应用前景令人乐观，在高压、低功率、小电流领域中有着比较大的显在市场和潜在市场。
3.2 配套驱动电路举例压电陶瓷变压器的驱动电路有单端单开关、推挽、半桥和半桥四种驱动方式，其中单端驱动电路适用于驱动小功率压电陶瓷变压器。
图8所示为基于DIT8545专用控制IC的LCD背光源冷阴极荧光灯（CCFL）驱动电路。
图中，CT为压电陶瓷变压器，通过适当选择IC （DIT8545）②脚上R1和①脚上C2值，使IC输出频率为CT的谐振频率相一致。
如果CT 工作效率为135kHz，可以选取R1=13.8kΩ，C2=470PF。
当IC⑨脚上的输出驱动开关VT1导通时，电流通过电感器L1存储能量；当VT1关断时，L1中的储能释放，在L1中产生一个反电势脉冲加到压电变压器的输入端（即1、2端），于是在其输出端产生一个正弦波高电压为CCFL供电。
因此，图8所示的电路是一种DC-AC转换器，它将3~13.5V的直流电压转换为高频高电压。
CT的输出电压和输出电流大小视CCFL规格而定，在一般情况下，CCFL的工作电压范围为200~600V，输出电流为2~8mA。
图8中的RV1、R8、VD2、C7和R9组成灯开路检测电路，R7（灯电流传感电阻）、VD1、C6、R6组成灯电流检测电路，IC还提供开/关控制及模拟调光等功能。
图9所示为单端驱动的高压电源原理图。
该电路是一个DC-DC升压变换器，压电陶瓷变压器KH3005尺寸为30mm×5mm×6mm，谐振频率为55kHz，输出额定功率为3.5W，其输入脉冲幅度为电源电压VCC的2倍，输出高频电压经VD1和VD2整流及电容C滤波，产生约3000V的DC电压。
图9 高压电源原理图4、压电陶瓷变压器发展趋势与其它陶瓷元器件一样，日本在压电陶瓷变压器方面拥有非常雄厚的技术实力，NEC、Tamura、日本金属、TDK、Epson、Tokin、Mitsbishi、本田（Hodan）、村田制作所（Murata）、Panasonic、TOTO、京瓷（Kyocera）、东京工业大学、山形大学等公司和研究机构都卷入到压电陶瓷变压器的研发。
美国宾州州立大学智能材料实验室、德州仪器（TI）、摩托罗拉、德国西门子、荷兰飞利浦、法国阿尔卡特公司、波兰陶瓷研究所、韩国Tronix公司和DFT 公司、中国台湾地区的先宁电子和新巨公司等多家公司也都从事压电陶瓷变压器材料与器件的研发。
中国大陆从事压电陶瓷变压器研发的单位有西安康鸿、深圳富康、中国电子科技集团公司第26研究所、北京汉之源、北京海特创源、中国科学院上海硅酸盐研究所等。
未来几年压电陶瓷变压器的发展趋势是其具有更高的升压比、更小的体积和更低的驱动电压，要求像阻容元件那样系列化、规范化、片式小型化。
为此，各大研发机构和生产厂商都在围绕以下三个方面开展工作：1．继续开发大功率压电陶瓷材料压电陶瓷变压器是利用压电陶瓷材料的正、逆压电效应，并以其谐振频率激发出电压，因此，要求压电陶瓷材料具有高的机电耦合系数，高的机械品质因素；同时，要求介质损耗tgδ要很低，以避免工作时产生损耗发热，为了进一步提高升压比，应开发振动速度更高的压电陶瓷材料。
另外，为了制作小功率（<1W）的微型变压器，应开发压电膜变压器。
2．研究大功率的结构形式目前，使用的压电陶瓷变压器多数为单片形或多层长条形的，这种结构的器件制作工艺简单，升压比较高，但负载能力差，功率小，功率密度<14W/cm3，一般用于高电压、小电流、高阻抗负载。
要适应大功率的应用，必须开发圆片形、方片形或圆环多层独石结构的压电陶瓷变压器，这一类的器件制备工艺相对复杂些，但功率密度和承载能力要比长条形器件的大，现有报道，这类结构的压电陶瓷变压器功率密度可达40W/cm3，负载100KΩ的有效升压比可达80倍，而长条单片型负载100KΩ的有效升压比<10倍，叠层形负载100KΩ的有效升压比<50倍。