功率放大器应用：什么是压电陶瓷？
现如今，科技发展的脚步快到你难以想象，世界已然迈入了电子信息化时代，无论是在工业应用领域还是消费电子领域当中，压电陶瓷都是未来个应用领域发展的一大方向。�：凸β史糯笃鞔蚪坏赖哪悖岬秸庖涣煊颍氡囟匝沟缣沾杉际醵疾荒吧Ｃ淮恚沟缣沾删褪�功率放大器的经典应用方向之一，威尼斯今天想给各位工程师们科普的主角就是它，一起接着往下看吧~
什么是压电陶瓷？
压电陶瓷是一种能够将机械能转化为电能的半导体材料，其特点是能产生机械形变，其形变大小与其介质本身的固有常数有关，这种特性使它能够作为传感器和驱动器。压电陶瓷的组成材料一般包括铁电相（主要是铁酸铋）、铁酸铅、钛酸钡和锆钛酸铅等。
压电陶瓷具有三个重要的物理性能：第一是能使机械形变发生；第二是在施加电场时产生位移；第三是在电场中，由于介电常数和介电损耗不同，还能产生电压。
压电陶瓷在机械能转化为电能方面具有三大功能：第一是压电效应，第二是压电非线性效应，第三是压电电致伸缩效应。其中以压电效应应用最为广泛，在机电换能、超声波换能器等方面具有重要的作用。
压电陶瓷的发展历程
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；
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；
1947年，第二次世界大战中，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；
1955年，美国BJaffe等人发现了比BaTio3压电性更优越的PZT压电陶瓷，促使压电器件的应用研究又大大地向前推进了一大步；
70年代后期，声表面波(SAW)的滤波器延迟线和振荡器等SAW器件也取得了实用化。
80年代后期至今，人们研制出驰豫铁电体陶瓷材料，在此基础上有成功研制出驰豫铁电体单晶材料，为三维超声波成像奠定了基础。
压电陶瓷的工作原理
在压电材料表面施加压力可以产生电荷。这种直接压电效应，也称发电机或传感器效应，将机械能转换为电能。反之，施加一定电压时，逆压电效应可以改变此类材料的长度。这种促动器效应将电能转换成机械能。单晶材料和多晶铁电陶瓷中都可产生压电效应。
在单晶中，晶格晶胞的不对称结构，即低于居里温度TC时形成的极轴，是产生这种效应的充分必要条件。此外，压电陶瓷具有自发极化特性，即晶胞的正负电荷浓度相互分离。同时，晶胞的轴线沿自发极化。
压电陶瓷的应用
压电陶瓷因其压电性及有压电性引起的机电性能的多样性，使得它在众多领域都有着广泛应用，目前压电陶瓷与高压放大器配合已应用于汽车电子、消费电子、航空航天、生物医学、工业等众多领域，很好的推动了各领域研究的发展。
应用案例：电压放大器基于压电陶瓷的光纤声光移频实验中的应用
实验内容：利用高压放大器对驱动电压的放大实现压电陶瓷的高效率振动，驱动电压大幅增加，使得压电陶瓷片振动强度大，其增强的声光作用在光纤上产生有效的声波传输和多普勒频移。为了保证压电陶瓷工作性能可靠，性能优越的驱动放大器是关键。
基于模式选择耦合器（MSC）和声致光纤光栅（AIFG）制作了一种光纤模式转换移频器（MCFS）。基本原理是通过光纤中LP11纤芯模式转换为基模的过程中，由于声光效应产生多普勒频移，可以直接得到一个500kHz-1MHz的低频频移分量。采用ATA-2022B高压放大器对PZT进行放大，能够实现对高频PZT的有效驱动，放大倍数25倍，电压能够到100V，驱动频率到5MHz，能够很好的驱动PZT的高效振动，进而实现光纤上声波的传输，产生有效的光纤弯曲和对光波的多普勒效应。
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同时该系列功率放大器，可输出理想的单端及差分信号，并设计了良好的过压，过流，短路保护装置，同时为了更好的为MEMS测试客户应用，提供的完善的阻抗匹配网络，方便用户选择对应的匹配阻抗。
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