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压电(Piezo)

 

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何谓压电?

压电表示压电元件(Piezoelectric Element、Piezoelectric Device),压电元件是指通过施加力(压力)产生电压(压电效应),或与之相反,通过施加电压产生变形(逆压电效应)的元件。

压电的效果

压电元件使用具有压电效应的压电材料。施力时,(+)正离子、(-)负离子的位置会移动,产生(+)和(-)电荷的偏移(电极化),从而产生电压。

电极化的原理 通过电极化产生电压

利用压电效应的主要用途是传感器,利用逆压电效应的主要用途是执行机构。

压电材料的种类

压电材料大致分为单晶、陶瓷、薄膜等。

压电的材料

罗姆采用的是使用锆钛酸铅(PZT)的薄膜压电。
PTZ取自元素符号(PbZrxTi1-xO3)(0<x<1)的首字母,压电性能非常强,称得上是压电元件的主角。

薄膜压电和块体压电

大致将厚度约为几μm的叫作薄膜压电(压电薄膜),几十μm以上的叫作块体压电(厚膜压电)。
利用薄膜压电可以实现元件的小型化、集成化、高精度化、低功耗化。

薄膜PZT的成膜方法

生成薄膜PZT的方法有溶胶凝胶法、溅射法、MOCVD法等。下表汇总了其各自的特点。

  溶胶凝胶法 溅射法 MOCVD法
  将溶胶状态的液体涂布在电路板上,通过加热、烧成使其成膜。为了获得所需的膜厚,基本上需要将上述循环重复多次 用高能Ar离子撞击目标,使撞击产生的目标物质附着在电路板上成膜。 向反应室内通入化合物气体,利用温度和等离子体促进气体化学反应,成膜温度较低。
压电性能 非常好 非常好 不确定
吞吐量 一般
可靠性 非常好 一般
均一性 非常好
极化稳定性 一般 一般
费用 一般 一般 一般
应用 Actuator
(1~3μm)
Actuator or Sensor
(1~5μm)
FeRAM
(<100nm)

罗姆的薄膜压电MEMS代工为实现融合自有薄膜压电和LSI微细加工技术的小型、节能、高性能产品,提供从试制、开发到量产的全程支持。

> 薄膜压电MEMS代工(服务介绍)

下页是 关于压电相关术语 语的简要总结。

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