压电材料的正压电效应和逆压电效应-德赢Vwin官网网

压电（Piezoelectricity），已经成为近几年并将继续成为未来多年MEMS产业发展的关键词！2019年，在MEMS与传感器执行大会（MEMS & Sensors Executive Congress）上，MEMS设计与研发公司AMFitzgerald创始人Alissa Fitzgerald就基于世界顶级学术研究成果（650多篇论文）提出了对“商业上可行，能够解决问题，可以引起技术变革”的MEMS技术预测，“压电技术”则是其中重要一项！（相关新闻链接：《未来MEMS产业关键词：压电、事件驱动、自供电、柔性、微型代工厂》）

1880年，居里兄弟发现在石英晶体的特定方向上施加压力或拉力会使石英晶体表面出现电荷，电荷密度与施加的外力大小成比例，这就是压电材料的正压电效应，从此便开启了压电学的历史。随后，1881年居里兄弟又通过实验验证了逆压电效应，并且获得了石英晶体的正逆压电系数。

压电材料的正压电效应（可用于传感器）和逆压电效应（可用于执行器）

按照应用形态，压电材料主要分为块体型和薄膜型两大类。前者通常指具有一定三维结构形式的石英晶体或陶瓷材料，问世时间相对较早，已经广泛地应用于各种电子产品。近些年，随着先进材料和MEMS技术的不断发展，以锆钛酸铅（PZT）和氮化铝（AlN）为代表的薄膜型压电材料的制备越来越成熟。薄膜型压电器件可利用MEMS代工厂，开发与CMOS兼容的量产工艺，从而改变传统压电器件“体积大、功耗高、批量生产能力低、价格贵”的形象，对消费类应用领域来讲极具吸引力！

医学超声波成像技术：块体型压电陶瓷 vs. MEMS（包括PMUT和CMUT）
（来源：飞利浦）

如今，压电和MEMS技术的融合发展，正在为全球MEMS产业带来一场革命。压电MEMS技术越来越多地应用于射频（RF）滤波器、超声波换能器、惯性传感器、MEMS扬声器和麦克风、喷墨打印头、自动对焦执行器、微镜和变形镜、能量收集器、微流控等MEMS产品。

受益于5G 通信的迅速发展，射频滤波器在日常生活中的应用也将变得越来越重要，不仅仅是满足在智能手机发短信、拨打电话或下载电影等需求，展望未来，射频滤波器还将被安装于电动汽车和自动驾驶汽车。在如今的压电MEMS和传感器“全家福”照片上，射频滤波器稳居“C位”，瓜分压电MEMS和传感器市场规模约70%的份额。

不同类型的射频滤波器工作频率及应用领域

（来源：Akoustis）

目前，超声波传感器主要由块体型压电换能器技术主导。而基于硅芯片的压电MEMS超声波换能器（PMUT）具有小型化、低成本和高集成度等优势，已经成为指纹识别、医疗成像、工业测距和3D成像等应用的新宠，将以惊人的速度成长——未来五年的市场规模复合年增长率（CAGR）高达280%，在所有压电薄膜器件中有望成为继射频滤波器之后的第二霸主。据麦姆斯咨询观察，医疗类、工业类和消费类厂商巨头都在布局PUMT。例如，TDK子公司Chirp在2019年就推出了全球首款基于PMUT的超声波飞行时间（ToF）传感器，实现超宽视场角和超低功耗，提供毫米级测距精度，可以集成于紧凑的消费类产品（如智能手机和可穿戴设备）。

基于PMUT的传感器示例

为了助力中国MEMS和传感器从业人员积极拥抱“压电”黄金时代，麦姆斯咨询从2019年起每年都甄选市场热点与技术重点，精心打造以“压电MEMS和传感器”为主题的培训课程。2021年，麦姆斯咨询将从压电材料特性及性能表征、当前热门压电器件、未来的高潜力压电器件等多个角度，为广大学员带来一期丰富的培训课程。该课程涵盖以下内容：（1）压电材料综述，包括石英晶体、氮化铝、压电陶瓷和无铅压电陶瓷等；（2）压电MEMS超声波换能器（PMUT）：面向医疗类、消费类和工业类应用；（3）压电声波器件、SAW传感器和SAW微流控；（4）压电加速度计；（5）压电喷墨打印头；（6）压电MEMS微镜和压电MEMS变形镜；（7）压电MEMS设计仿真；（8）压电薄膜制备工艺。

责任编辑：lq

声明：本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人，不代表德赢Vwin官网网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用，如有内容侵权或者其他违规问题，请联系本站处理。举报投诉

传感器

传感器

+关注

关注
2550

文章
51035

浏览量
753051
mems

mems

+关注

关注
129

文章
3924

浏览量
190577
射频滤波器

射频滤波器

+关注

关注
0

文章
94

浏览量
12397

原文标题：“见微知著”培训课程：压电MEMS与传感器

文章出处：【微信号：MEMSensor，微信公众号：MEMS】欢迎添加关注！文章转载请注明出处。

压电晶体与压电陶瓷的区别

与基本特性压电晶体：压电晶体是指具有压电效应的单晶材料。它们通常具有较高的压电系数和较低的介电常数。晶体结构的有序性使得

发表于 09-24 15:39 •852次阅读

压电晶体的工作原理是什么效应

重要意义，而且在现代技术中也有广泛的应用，如传感器、执行器、超声波设备和能量收集器等。 压电效应的基本原理 压电效应可以分为正压电效应和逆压电效应：

发表于 09-24 15:38 •750次阅读

发射超声波是利用什么效应

超声波是一种频率高于人类听觉范围（20kHz至20MHz）的声波。发射超声波通常利用的是压电效应或者磁致伸缩效应。 压电效应 压电效应是指某些材料

发表于 09-19 16:40 •707次阅读

压电式传感器常用的压电材料有哪些

是指某些材料在受到机械应力作用时，会产生电荷或电压的现象。这种现象最早由法国科学家雅克·库仑于 1880 年发现。压电效应可以分为正压电效应和逆压电效应。

发表于 08-27 10:53 •880次阅读

压电扬声器原理是什么

压电扬声器是一种利用压电效应将电能转换为声能的装置。其工作原理是当压电材料受到压力时，会产生电荷，从而在电路中产生电流。当电流通过压电

发表于 08-21 15:11 •857次阅读

为什么压电传感器不能测量静态量

压电传感器是一种利用压电效应将机械能转换为电能的传感器。压电效应是指某些材料在受到机械应力作用时，会产生电荷或电压的现象。然而，压电传感器在

发表于 08-19 14:22 •1734次阅读

正压电效应和逆压电效应的联系和区别

压电效应是材料科学和物理学中的一个重要现象，它涉及到材料在机械应力和电场之间的相互作用。压电效应有两种基本形式：正压电效应和

发表于 07-26 14:47 •1357次阅读

逆压电效应的应用实例有哪些

逆压电效应，又称为压电逆效应，是指在压电材料中，当施加电场时，材料会产生形变或应力的现象。

发表于 07-26 14:45 •1754次阅读

逆压电效应将什么能转化为什么能

首次观察到了这一现象。 逆压电效应的基本原理 逆压电效应与压电效应是密切相关的。压电效应描述了某些晶体材料在受到电场作用时产生机械应力的现象

发表于 07-26 14:36 •594次阅读

逆压电效应的概念及其特点

中，当施加电场时，材料会发生形变或位移的现象。这种现象与压电效应相反，压电效应是指材料在受到机械力作用时，会产生电荷或电场的现象。逆压电效应和

发表于 07-26 14:34 •2846次阅读

了解压电传感器：压电效应

压电加速度计的个关键方面是压电效应。一般来说，压电材料在受到机械应力时可以产生电力。相反，对压电材料

发表于 06-17 11:59

ATA-7030高压放大器应用分享：铁电体和压电材料

压电极化测试、铁电极化测试，Aigtek功率放大器有着深度研究，今天就带大家走进极化测试，为大家一一揭秘。什么是压电材料？压电材料：

发表于 06-04 11:49 •290次阅读

基于压电效应的光电子集成技术研究进展综述

压电效应是一种实现电能与机械能之间相互转换的重要物理现象。随着集成光电子技术和压电薄膜材料制备技术的日益成熟，压电效应在光电子集成芯片领域引起广泛的研究。

发表于 04-17 09:10 •987次阅读

超声波电源发生器的结构、原理及用途

超声波电源发生器的工作原理主要基于压电效应和逆压电效应。压电效应是指某些晶体在受到外力作用时，其内部正负电荷中心会发生相对位移，从而在晶体表面产生电荷的现象。逆压电效应则是指当在晶体上

发表于 04-11 10:16 •1103次阅读

深度好文，从压电效应到测试步骤，佰力博压电测试仪精准测量d33

的原理是，如果对压电材料施加压力，它便会产生电位差（称之为正压点效应），反之施加电压，则产生机械应力（称为逆压电效应）。如果压力是一种高频震

发表于 03-26 16:13 •804次阅读