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哈尔滨芯明天科技有限公司提供高品质单层压电元件,在形状及尺寸方面可广泛选择。我们可以生产很宽的尺寸范围的方片压电陶瓷元件,长和宽可生产1mm至127mm,以适合您的特殊应用。

芯明天单层压电陶瓷(又常被称作超声陶瓷)内部仅含有一层压电陶瓷层,且内部无电极层,仅有外部表面的电极层,不像多层叠堆压电陶瓷,内部具有很多陶瓷层及电极层。在不破坏单层陶瓷对应正、负电极情况下,可进行切割使用。

    单层与多层压电陶瓷对比

产品属性

单层压电陶瓷

多层压电叠堆陶瓷

外观

驱动电压

高(约1kV/mm)

低(60V/150V/200V)

位移形变量

小,纳米量级

大,微米量级

谐振频率

100k~6.6MHz

几十~几百kHz

静电容量

几nF

几十nF~几十μF

    芯明天单层压电陶瓷外观及尺寸

外观

尺寸

 
注:单层压电陶瓷的厚度与长、宽、外径及材料等有关;外形尺寸可定制。

 

Plate/方片
长或宽:1~127mm
厚度:0.2~25mm


芯明天单层压电陶瓷电极


芯明天单层压电陶瓷通常为丝网印刷银电极,厚度约几微米至几十微米,也可定制镍、金、镀银等电极。 

单层压电陶瓷片的标准电极为上下面,一面为正极、一面为负极;管状单层陶瓷的标准电极为内外壁电极,内壁为正极、外壁为负极。 除

标准电极外,我们也可提供特殊电极,如电极延覆WAE(Wraped Around Electrode),可将正负电极引至同一侧,如下图所示,为标准可选的WAE电极形式,一般从另一面延覆来的电极为负极,另一区域为正极,如下图标记。


 

单层压电陶瓷的耐压值


单层压电陶瓷所能承受的电压值与厚度有关,一般1mm厚陶瓷可承受1kV的电压,2mm厚陶瓷可承受2kV电压,以此类推。


芯明天单层压电陶瓷的材料对应典型应用


NCE40:超声清洗、水下超声、医疗应用-化妆品、压电马达驱动、谐振模式应用。

NCE41:超声清洗、超声雾化器、水下超声、医疗应用、压电马达驱动、谐振模式应用、点火挤压式。

NCE80:超声焊接、高频声呐、高频医疗应用。

NCE81:超声焊接、超声解胶剂、高频及高功率声呐、高频及高功率医疗应用。

NCE51:低功率及低频超声/声传感器、力及超声拾音器、超声传感器/接收器系统、传感器、加速度计、水听器、流量计、无损检测NDT、促动器(Bulk及单层的叠堆)。

NCE53:剪切加速度计、陀螺仪、一般所有要求高温及时间稳定性的应用。

NCE56:医疗成像、水诊器、NDT无损检测、促动器、一般所有既要求高介电常数又要求高压常数的应用。

NCE55:医疗成像、水诊器、NDT无损检测、促动器、喷墨打印机、宽带传感器阵列和成像系统、要求高介电常数及高压电常数、温度限制的应用。

注:材料参数请详见技术参数。

 

单层压电陶瓷的谐振频率


    片状单层陶瓷谐振频率

厚度[mm]

谐振频率[kHz]

20

100

10

200

4

500

2

1000

1.4

1500

1

2000

0.5

4000

0.45

4700

0.3

6600

将压电陶瓷装入设备中后,陶瓷的谐振频率将降低,具体参数需要进行结构分析。


片状单层陶瓷本身的谐振频率与陶瓷的厚度有关,两者大致关系如下图所示。


单层压电陶瓷的位移估算


利用逆压电效应,即对压电陶瓷施加电压,压电陶瓷受电场影响将产生形变位移。

1、位移的粗略估计

单层压电陶瓷一般在耐压值下的位移约为位移方向长度的1‰,例如1mm厚陶瓷片,它的耐压值为1000V,在1000V下,它产生的位移约为1μm。

2、片状单层压电陶瓷的位移估算:

其中:

U:施加电压[V] , 

H:陶瓷高度[m] , 

E:电场强度[V/m] , 

d:压电系数[m/V] , 

W:陶瓷宽度[m]

由以上公式可知:片状单层压电陶瓷的位移只与材料及所给电压有关,而对于同一种材料,不同高度的陶瓷片,只要施加相同电压(切记:电压不可超出所能承受的电压),所产生的位移基本相同。

其他形状也可根据此计算公式进行估算位移情况。

3、单层陶瓷工作在谐振频率点时产生的振动幅度。

 

作为传感或发电时,输出电压估算


单层压电陶瓷作为传感器时是利用它的正压电效应,即通过施加外力使之产生形变,从而输出电荷。

圆片输出电压理论估算公式:

g33:为材料常数 , 

F:为力,单位 , 

 H:为高度 , 

R:为圆片的半径

例如: 圆片NCE41-Disc-OD20-TH5,NCE41材料系数为25.5*10-3,当施加12500N力时,理论估算所产生的电压为5000V。 管状单层压电陶瓷的输出电压应减去内径计算出的电压值。

单层压电陶瓷用来发电产生的功率,在谐振频率下,可达40-50W/cm3,芯明天单层压电陶瓷在谐振频率下产生功率材料为NCE81材料。

 

单层陶瓷驱动电源


芯明天公司不仅可提供单层压电陶瓷,且可提供单层压电陶瓷驱动电源,频率可提供小至几赫兹,大至上兆频率的驱动电源,基本参数如下:

    单层陶瓷驱动电源基本参数

型号

输出电压V

输出功率W

带宽(-3dB)

E01/00

120V

20W

0~50KHZ

50V

20W

0~100KHZ

40V

20W

0~150KHZ

E2031

300V

18W

0~500kHz

E4011

160V

80W

0~1MHz

E2021

170V

42.5W

0~1.5MHz

E1200

35V

17.5W

0~24MHz

该产品为进口产品,一般以批量定制为主,所以我们不将压电陶瓷元件作为标准品提供。但在国外也会有部分型号的库存,可从库存中选取型号进行性能测试,且供货时间短,成本易控制。请与销售工程师联系索取库存型号。 

粗糙度:Rz 5-10,Ra 0,7-1,3。 

平面度: +/-10µm,取决于尺寸,尺寸小,平面度高。 

声阻抗: 径向振荡,NCE41材料约36MRayl,NCE51材料约30MRayl。 

输出功率: 输出功率与陶瓷振动的频率及驱动电压等有关,没有计算公式,但在谐振点上最高可输出40-50W/cm3


    压电陶瓷元件材料参数

性能

符号与单位

NCE40

NCE41

NCE46*

NCE51
NCE51F

NCE53

NCE55

NCE56

NCE57*

NCE59*

NCE80

NCE81

介电性能(公差+/-10%)

 

 

相对介电系数

εT33 / ε0

1250

1350

1300

1900

1600

5000

2900

1800

2900

1050

1020

介质损耗因数

tgδ [10-4]

25

40

30

150

130

220

140

170

190

20

17

介质损耗因数在400V/mm

tgδ [10-4]

140

200

 

 

 

 

 

 

 

100

60

机电性能(公差+/-5%)

耦合系数**

kp

0.58

0.57

0.57

0.65

0.56

0.62

0.64

0.59

0.64

0.55

0.55

 

k31

0.34

0.33

0.33

0.38

0.32

0.39

0.37

0.33

0.37

0.30

0.30

 

k33

0.70

0.68

0.68

0.74

0.65

0.72

0.74

0.70

0.75

0.68

0.69

 

kt

0.50

0.50

0.47

0.50

0.47

0.50

0.50

0.47

0.52

0.48

0.47

压电常数

-d31 [10-12 C/N]

140

130

130

195

150

260

250

170

240

100

100

 

d33 [10-12 C/N]

320

310

290

443

360

670

580

425

575

240

255

压电电压常数

-g31[10-3 Vm/N]

11

11

11

13

9

9

9

11

10

11

11

 

g33 [10-3Vm/N]

27

25

28

26

23

19

20

27

23

27

28

频率常数***

NEp [m/s]

2160

2280

2230

1925

2180

1970

2000

2010

1970

2270

2320

 

NDt [m/s]

1980

2000

2040

2000

2040

1990

2030

1950

1960

2050

2130

 

NE1 [m/s]

1470

1600

1500

1370

 

 

1530

1400

1410

1610

1630

 

ND3 [m/s]

1340

1500

1800

1320

 

 

1400

1500

1500

1500

1500

物理性质(公差+/-5%)

机械品质因数

Qm

700

1400

>1000

80

80

70

80

80

90

1000

1400

密度

ρ [103 kg/m3]

7.75

7.90

7.70

7.85

7.60

8.00

7.65

7.70

7.45

7.80

7.73

弹性参数

sE11 [10-12m2/N]

13

13

13

16

16

17

18

17

17

11

16

 

sE33 [10-12 m2/N]

17

16

20

19

18

21

20

23

23

14

17

居里温度

Tc[°C]

318

284

330

360

340

159

242

350

235

307

307

*) 只能用于生产叠堆型陶瓷。
**) 测量依照EN 50324标准。
***) 上面的D表示开路,上面的E表示短路。对于谐振应用,陶瓷要与电子器件连接,所以应该使用上面带有E的系数。1(径向)和3(轴向)对应参数被定义的轴。Np就径向模式常数,Nt是厚度模式常数。

以上所列参数值仅作为参考目的,不能无条件适用于所有形状及尺寸。参数变化将取决于元件的实际形状、表面处理、形成过程和后期处理等。

    尺寸对应关系

长或宽 LW (mm)

厚度TH*(mm)

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

1

2

5

10

20

25

1

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

70

80

90

100

110

120

127

     尺寸图 (点击图片可放大查看)
点 击图片可放大查看


压电陶瓷片引线焊接注意事项


将电线焊接到丝网印刷的银电极上可以实现出色且稳定的连接。但是,有时会出现润湿银表面上的焊锡的问题,因此焊接会很困难。 


这种现象主要是由于大气中的硫酸分子与银表面发生反应,随后在零件表面形成了一层硫化银层。该层的形成和高度受时间、pH、湿度等多种因素的影响。 


为了在任何时候都能避免此类问题,因此可以考虑在焊接前轻轻清洁零件上的外部电极。玻璃刷或钢丝绒对于此操作非常有用。 


我们建议使用250到325℃之间的焊接温度。银可溶于焊锡,如果焊锡时间过长,电极会完全溶解在焊锡中。为了增加可能的焊接时间,我们建议使用银含量为2-4%的焊锡。即使使用这种类型的锡增加了可能的焊接时间,我们仍然建议焊接时间不要超过2-3秒,以尽量减少热传递到压电陶瓷产品,从而避免压电陶瓷材料去极化的风险。 


焊点居中焊接,在保证可靠性的前提下,使焊点尽可能小,两侧焊点大小一致。焊接完成后,可使用热塑管对压电陶瓷及两根陶瓷线进行束缚,避免在上电时拉扯造成焊点脱落。


焊锡材料


焊接材料必须含有Ag。我们推荐以下标准和超高真空应用:

96SC//铜,带多芯助焊剂(助焊剂型Crystal 400)。

 

推荐工艺


电线是预先焊接的。 

使用玻璃刷去除银电极表面的氧化层。 

烙铁温度大约是“285ºC”。 


电极表面预焊接如下: 

•洛铁尖端熔化少量焊接材料。

•烙铁保持在电极表面约1秒钟

•使用更多的焊接材料来形成一个小的圆形焊接点。 

•预焊接的引线放置在圆形焊接点的顶部并焊接在一起。 

•如有必要,应用焊接材料。

    单层压电陶瓷元件价格及周期

类型

产品图片

最低价格元/个(含税)

供货周期

圆片型

 

100

2-3

方片型

 

100

环形

 

100

管型

 

360

单层压电陶瓷元件的价格根据产品尺寸大小,材料,电极等参数的不同而不同,以下为单个各系列产品的价格,批量价格请来电咨询销售工程师。

  • 客户类别:
    经销商 最终用户
  • 客户类型:
    企业 高校 研究所
  • 顾客单位名称:
  • 顾客单位所在城市:
         
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