[发明专利]一种并连压电陶瓷内电极共烧压电振子及其制备方法

说明书

本发明提供了一种并连压电陶瓷内电极共烧压电振子及其制备方法，包括层叠的若干陶瓷片、两层陶瓷片之间的电极和层叠的若干陶瓷片两端的电极，所述若干陶瓷片包括层叠的第一上陶瓷片和第一下陶瓷片，使得第一上陶瓷片和第一下陶瓷片的极化方向相同，所述第一上陶瓷片和第一下陶瓷片之间的电极连接电信号的一极，所述层叠的第一上陶瓷片和第一下陶瓷片两端的电极连接电信号的另一极。本发明的技术方案可调整增大驱动力，在电场力的作用下，陶瓷极性畴的微观运动转化为陶瓷整体的宏观运动，可应用于压电声学元件。

技术领域

本发明涉及压电振子制备技术领域，具体地说，涉及一种压电陶瓷内电极共烧压电振子及其制备方法。

背景技术

逆压电效应是指当在电介质的极化方向施加电场，这些电介质就在一定方向上产生机械变形或机械压力，当外加电场撤去时，这些变形或应力也随之消失。

压电陶瓷是一种能够将机械能和电能互相转换的信息功能陶瓷材料。压电陶瓷产生电信号和机械振动转化是因为压电陶瓷具有压电畴。当外加电场大于压电畴的矫顽场，则压电畴转向并沿外加电场方向有序排列，这样撤除外电场后有一部分压电畴保持，这被称作剩余极化。

从宏观上看对于一个极化好的压电体材料，比如圆柱形陶瓷片，假设极化P沿厚度方向，当外加电场E方向与极化P反向时，陶瓷柱沿厚度方向被压缩，必然沿直径方向被伸长。相反，当外加电场E方向与极化P同向时，陶瓷柱沿厚度方向被伸长，必然沿直径方向被压缩。如果是交变电场则厚度和直径也随电场交变(这是因为陶瓷晶体的密度不会改变，体积必然不能改变，当一个方向尺寸变化与它垂直的方向必然反变化以保持体积必变)。

以上就是压电陶工作的原理，基于这个原理就可以进行各种压电陶瓷元器件的设计。

如图1中所示，传统的技术方案是将自由压电振子10与基片11(一般为铜、镍铁合金等金属片或PET膜镀金属等)用环氧胶水粘结，然后在工装里加一定压力，然后放在烘箱里加热一定温度固化，使得压电片与基片牢牢的结合在一起。这样自由振子就变成受缚的复合振子，通过基片的束缚，将自由振子1方向的伸缩振动转化为3方向的弯曲振动。但这种方案有几个明显的缺陷：一是热压固化，陶瓷与基片的热膨胀系数不同，导致复合振子变形，频率漂移大，产品性能难以做到正态分布；二是受缚后复合振子内应力大，压电振子其压电性能下降20％-30％之间；三是对胶水的选择和胶合固化工艺要求极高，一般振子失效都是由于粘结胶水老化失效引起。

如图2中所示，也有在制造压电传感器件中，将两片极化方向相反的压电自由振子直接粘贴固化，然后取上下电极接外电场。这样也建立了一个外加电场方向相同，而极化方向相反的自由弯曲振动模式。但它的缺陷是：串联共振，相对于同等条件工作场强只有并联的1/2，而且只能两层陶瓷复合。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明的目的在于提供了一种完全自由的主动驱动单元的并连压电陶瓷内电极共烧压电振子及其制备方法。

根据本发明的一方面，提供了一种并连压电陶瓷内电极共烧压电振子，包括层叠的若干陶瓷片、两层陶瓷片之间的电极和层叠的若干陶瓷片两端的电极，所述若干陶瓷片包括层叠的第一上陶瓷片和第一下陶瓷片，所述第一上陶瓷片和第一下陶瓷片的极化方向相同，所述第一上陶瓷片和第一下陶瓷片之间的电极连接电信号的一极，所述层叠的第一上陶瓷片和第一下陶瓷片两端的电极连接电信号的另一极，所述第一上陶瓷片和第一下陶瓷片在电信号下反向同步应变。

优选的：所述若干陶瓷片包括依次从上至下层叠的第二上陶瓷片、第一上陶瓷片、第一下陶瓷片、第二下陶瓷片，所述第二上陶瓷片与第一上陶瓷片的极化方向相反，所述第二下陶瓷片与第一下陶瓷片的极化方向相反，所述层叠的第二上陶瓷片、第一上陶瓷片、第一下陶瓷片、第二下陶瓷片两端的电极连接电信号的一极，所述第二上陶瓷片、第一上陶瓷片在电信号下同步应变，所述第一下陶瓷片、第二下陶瓷片在电信号下同步应变，所述第二上陶瓷片、第一上陶瓷片与所述第一下陶瓷片、第二下陶瓷片在电信号下反向同步应变。