壓電陶瓷的應(yīng)用是十分廣泛的,在宇航、電子、計(jì)算機(jī)、激光、超聲和能源等領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。壓電陶瓷的應(yīng)用,主要分為兩大類;壓電振子和壓電換能器。前者如振蕩器、諧振器、濾波器、延遲器,這類器件主要利用電——機(jī)及機(jī)——電換能原理進(jìn)行工作,要求壓電、介電、彈性等性能穩(wěn)定,機(jī)械品質(zhì)因數(shù)高等。后者如傳聲器和超聲換能器等,主要用于能量轉(zhuǎn)換,要求機(jī)電耦合系數(shù)和品質(zhì)因素高。
高壓發(fā)生裝置是利用壓電陶瓷材料的機(jī)電轉(zhuǎn)換特性制作的高電壓發(fā)生元件。
(1)壓電陶瓷點(diǎn)火器
壓電陶瓷點(diǎn)火器是利用壓電陶瓷將機(jī)械力轉(zhuǎn)換為電火花的裝置、壓電陶瓷點(diǎn)火器產(chǎn)生高壓電源的原理,是利用壓電陶瓷元件受機(jī)械力作用發(fā)生彈性形變而產(chǎn)生高壓輸出,然后通過高壓火花放電,點(diǎn)燃易燃油氣體。
壓電陶瓷點(diǎn)火器有壓電打火機(jī)、壓電高壓發(fā)生器和家用壓電陶瓷點(diǎn)火器等。
(2) 壓電陶瓷變壓器
壓電陶瓷變壓器是利用壓電陶瓷的電能→機(jī)械能→電能的機(jī)電能的二次變換,在諧振頻率獲得最高升壓輸出的裝置。其原理是把一定頻率的交變電場(chǎng)加在驅(qū)動(dòng)部分時(shí),由逆壓電效應(yīng)產(chǎn)生機(jī)械形變,由此引起機(jī)械諧振,并沿瓷片的長(zhǎng)度方向傳播。這種機(jī)械諧振,又通過正壓電效應(yīng),使瓷片的發(fā)電部分端面聚集大量束縛電荷;束縛電荷越多,從而在發(fā)電部分的端部電極上獲得相當(dāng)高的電壓輸出。
制造壓電陶瓷變壓器的材料,應(yīng)該具有高的機(jī)電耦合系數(shù),特別是橫向機(jī)電耦合系數(shù)與縱向機(jī)電耦合系數(shù)要高。材料的熱穩(wěn)定性要好,防止發(fā)熱損耗,機(jī)械品質(zhì)因素要適當(dāng)高些,要求具有良好的頻率溫度穩(wěn)定性和時(shí)間穩(wěn)定性。此外要有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和耐較高的交流場(chǎng)強(qiáng)。
壓電變壓器的應(yīng)用有連續(xù)點(diǎn)火裝置、高壓電源變換器多層復(fù)合結(jié)構(gòu)壓電陶瓷變壓器等。
(3) 其他的應(yīng)用
這類應(yīng)用有遙控壓電信號(hào)發(fā)生器,如有線遙控、超聲遙控、無線遙控和電光遙控等。壓電按鈕開關(guān),在電子計(jì)算機(jī)等多數(shù)電子設(shè)備中,存在動(dòng)作啟動(dòng)或停止,采用壓電開關(guān)能獲得輕巧的無觸點(diǎn)開關(guān)。
壓電動(dòng)力開關(guān),它是由壓電陶瓷元件和非晶態(tài)半導(dǎo)體所組成的開關(guān)元件。 此外還有便攜式小型電源(電源充電器), 可以利用壓電陶瓷發(fā)電對(duì)電池進(jìn)行第二次充電,不需要更換電池。