【48812】压电陶瓷变压器及其运用

　　人们对变压器的研讨始于20世纪50年代中后期。美国的Rosen于1956年论述了陶瓷变压器的根底原理，并制备出长条形单片压电陶瓷变压器。因为其时的这种变压器选用的是压电功用差和居里温度低的钛酸钡（BaTiO3）资料，功率太小，本钱也太高，而且工艺不成熟，因此未能引起人们的注重。在20世纪60年代到70年代初，关于压电陶瓷资料的研讨取得了一些开展，在70年代压电陶瓷变压器开展成为一种新式的电子陶瓷变压器，并在80年代被推行到电视机、雷达终端显示器等的高压电源范畴。这一时期，人们对与压电陶瓷变压器相关的最了解的产品便是压电陶瓷蜂鸣器和点火棒。进入90年代中期后，随信息工业的迅猛开展及电子科技类产品朝轻、薄、短、小方向开展的趋势，使得压电陶瓷变压器技能与工业得到长足进步和开展。

　　压电变压器的作业原理是根据压电资料的压电效应。压电效应是法国的P?Curie和J?Curie兄弟在1880年研讨铁电性和晶体对称性的联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。

　　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必定的标明发生电荷的效应。压电陶瓷棒是运用正压电效应作业的，给压电棒加上机械压力，在点火棒两头即有高压发生。

　　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荡，这一现象便是逆压电效应。压电陶瓷蜂鸣器是运用逆压电效应作业的，给压电陶瓷片加上电压信号，将会使陶瓷片振荡并发出声音。

　　压电陶瓷变压器是运用同一压电陶瓷并一起运用正压电效应和逆压电效应来作业的，即完结电能机械能和机械能电能的两次能量转化。

　　压电陶瓷变压器所运用的压电陶瓷资料除了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]。

　　最简略一起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：左半部分上下双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，经过逆压电效应使压电变压器沿长度方向发生弹性振荡，将输入的电能转化为机械能；发电部分感受到驱动部分发生的机械振荡后，经过正压电效应将机械能转化为电能，并在输出端发生接连的正弦波电压。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，然后可以完成输入和输出之间的电压和电流改换功用。