壓電陶瓷變壓器是利用極化后壓電體的壓電效應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)電壓輸出的。其輸入部分用正弦電壓信號(hào)驅(qū)動(dòng), 通過(guò)逆壓電效應(yīng)使其產(chǎn)生振動(dòng), 振動(dòng)波通過(guò)輸入和輸出部分的機(jī)械耦合到輸出部分, 輸出部分再通過(guò)正壓電效應(yīng)產(chǎn)生電荷,實(shí)現(xiàn)壓電體的電能-機(jī)械能-電能的兩次變換,在壓電變壓器的諧振頻率下獲得輸出電壓。與電磁變壓器相比, 這具有體積小, 質(zhì)量輕,功率密度高, 耐擊穿, 耐高溫, 不怕燃燒, 無(wú)電磁干擾和電磁噪聲, 且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于制作、易批量生產(chǎn), 在某些領(lǐng)域成為電磁變壓器的理想替代元件等優(yōu)點(diǎn)。此類變壓器用于開關(guān)轉(zhuǎn)換器、筆記本電腦等。換能器的導(dǎo)納圓測(cè)量分析表明,導(dǎo)納圓綜合地反映了換能器工作時(shí)的動(dòng)態(tài)參數(shù),也是評(píng)價(jià)換能器的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)壓電晶體換能器的性能與參數(shù)是決定聲波儀器質(zhì)量的重要因素,對(duì)聲波換能器進(jìn)行檢測(cè),是儀器研制和儀器維修過(guò)程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。

超聲波馬達(dá)是把定子作為換能器, 利用壓電晶體的逆壓電效應(yīng)讓馬達(dá)定子處于超聲波頻率的振動(dòng), 然后靠定子和轉(zhuǎn)子間的摩擦力來(lái)傳遞能量, 帶動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。超聲波馬達(dá)體積小, 力矩大, 分辨率高, 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單, 直接驅(qū)動(dòng), 無(wú)制動(dòng)機(jī)構(gòu), 無(wú)軸承機(jī)構(gòu), 這些優(yōu)點(diǎn)有益于裝置的小型化。超聲波馬達(dá)廣泛應(yīng)用于光學(xué)儀器、激光、半導(dǎo)體微電子工藝、精密機(jī)械與儀器、機(jī)器人、醫(yī)學(xué)與生物工程領(lǐng)域。超聲波馬達(dá)體積小,力矩大,分辨率高,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,直接驅(qū)動(dòng),無(wú)制動(dòng)機(jī)構(gòu),無(wú)軸承機(jī)構(gòu),這些優(yōu)點(diǎn)有益于裝置的小型化。

1. 極化的微觀機(jī)理

極化狀態(tài)是電場(chǎng)對(duì)電介質(zhì)的荷電質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生相對(duì)位移的作用力與電荷間互相吸引力的暫時(shí)平衡統(tǒng)一的狀態(tài)。極化機(jī)理主要有三種。

（1）電子位移極化——電介質(zhì)的原子或離子在電場(chǎng)力作用下，帶正電原子核與殼層電子的負(fù)電荷中心出現(xiàn)不重合。

（2）離子位移極化——電介質(zhì)正、負(fù)離子在電場(chǎng)力作用下發(fā)生相對(duì)位移，從而產(chǎn)生電偶極矩。

3）取向極化——組成電介質(zhì)的有極分子，有一定的本征（固有）電矩，由于熱運(yùn)動(dòng)，取向無(wú)序，總電矩為零，當(dāng)外加電場(chǎng)時(shí)，電偶極矩沿電場(chǎng)方向排列，出現(xiàn)宏觀電偶極矩。