[發明專利]單片壓電換能器及其制作方法

有效

• 申請號: 201310020999.1
• 申請日: 2013-01-21
• 公開（公告）號: CN103943772A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 董蜀湘;陳建國
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: H01L41/047
• 分類號: H01L41/047;H01L41/08;H01L41/29;H01L41/257
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司 11205
• 代理人: 劉芳

1.一種單片壓電換能器，其特征在于，包括：

呈圓形或正多邊形的壓電片，所述壓電片的上表面和下表面分別設置有第一叉指電極和第三叉指電極，所述第一叉指電極和第三叉指電極上下對稱設置，所述第一叉指電極具有至少兩個第一分電極，所述第三叉指電極具有至少兩個第三分電極；

所述壓電片的上表面和下表面還分別設置有上下對稱設置的第二叉指電極和第四叉指電極，所述第二叉指電極和第四叉指電極分別具有至少兩個第二分電極和第四分電極，每個第一分電極、每個第二分電極、每個第三分電極和每個第四分電極關于所述壓電片的中心軸呈中心對稱，且所述至少兩個第二分電極和第四分電極在所述壓電片的上表面和下表面分別與所述至少兩個第一分電極和第三分電極交錯設置；

所述壓電片分別通過施加在所述第一叉指電極和第二叉指電極之間，以及第三叉指電極和第四叉指電極之間的直流電壓作用下，在所述壓電片的上表面壓電層和下表面壓電層分別形成交叉極化區域。

2.根據權利要求1所述的單片壓電換能器，其特征在于，施加在所述第一叉指電極和第二叉指電極之間電壓等于施加在所述第三叉指電極和第四叉指電極之間的電壓差。

3.根據權利要求2所述的單片壓電換能器，其特征在于，所述第一叉指電極和第二叉指電極上分別為第一極化電壓V1和第二極化電壓V2，所述第三叉指電極和第四叉指電極上分別為第三極化電壓V3和第四極化電壓V4；

其中V2=V4=0，且V1=V3；或者

V2=V4=0，且V1=-V3。

4.根據權利要求1或2或3所述的單片壓電換能器，其特征在于，所述單片壓電換能器為壓電驅動器，在施加在所述第一叉指電極與第二叉指電極之間、以及施加在第三叉指電極和第四叉指電極之間的激勵電壓作用下，通過所述壓電片的上表面壓電層和下表面壓電層的縱向壓電d33模式和沿縱軸方向的上表面和下表面的不對稱應變，使所述壓電片產生沿厚度方向的彎曲振動或彎位移。

5.根據權利要求4所述的單片壓電換能器，其特征在于，所述第一分電極、第二分電極、第三分電極及第四分電極為呈與所述壓電片的形狀相同的圓形或正多邊形。

6.根據權利要求5所述的單片壓電換能器，其特征在于，所述第二叉指電極和第四叉指電極通過電極引線連接形成公共電極。

7.根據權利要求6所述的單片壓電換能器，其特征在于，所述單片壓電換能器為聲波測試傳感器、壓力測試傳感器、振動測試傳感器或加速度測試傳感器。

8.一種單片壓電換能器的制作方法，其特征在于，包括：

在壓電片的上表面設置第一叉指電極和第二叉指電極，在所述壓電片的下表面設置第三叉指電極和第四叉指電極，其中，所述第一叉指電極和第三叉指電極上下對稱設置，所述第二叉指電極和第四叉指電極上下對稱設置，所述第一叉指電極、第二叉指電極、第三叉指電極和第四叉指電極分別具有至少兩個第一分電極、第二分電極、第三分電極和第四分電極，所述第一分電極、第二分電極、第三分電極和第四分電極均關于所述壓電片的中心軸呈中心對稱，且所述至少兩個第二分電極和第四分電極在所述壓電片的上表面和下表面分別與所述至少兩個第一分電極和第三分電極交錯設置；

在所述第一叉指電極和第二叉指電極之間、以及第三叉指電極和第四叉指電極之間施加直流電壓，對所述壓電片的上表面壓電層和下表面壓電層進行交叉極化，使所述壓電片的上表面壓電層和下表面壓電層分別形成至少兩個交叉極化區域。

9.根據權利要求8所述的單片壓電換能器的制作方法，其特征在于，在所述壓電片的上表面和下表面，分別通過濺射或蒸鍍或印刷方式制作所述第一分電極、第二分電極、第三分電極和第四分電極；

通過第一引線將至少兩個第一分電極串接在一起形成所述第一叉指電極，通過第二引線將至少兩個第二分電極串接在一起形成所述第而叉指電極，通過第三引線將至少兩個第三分電極串接在一起形成所述第三叉指電極，通過第四引線將至少兩個第四分電極串接在一起形成所述第四叉指電極。