[發明專利]壓電驅動器及其制造方法

有效

• 申請號: 201310095038.7
• 申請日: 2013-03-22
• 公開（公告）號: CN103199733A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發明（設計）人: 董蜀湘;肖文磊;郇極
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: H02N2/06
• 分類號: H02N2/06;H01L41/09;H01L41/047;H01L41/29
• 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

技術領域

本發明涉及微機電系統技術，尤其涉及一種壓電驅動器及其制造方法。

背景技術

微機電系統（Micro-Electro-Mechanical?Systems，簡稱MEMS）技術是20世紀80年代發展起來的前沿性、多學科交叉的高科技技術。MEMS是集微機械與微電子功能于一體的微型機電器件或系統，主要由微傳感器、微執行器、微電路和電源等組成。MEMS通常具有獲取信息、信息處理與控制及致動操作等功能。相對于常規機電系統而言，MEMS具有體積小、質量輕、能耗低、響應快、智能化和可大批量生產等特點。

基于逆壓電效應的壓電驅動器是一種理想的微位移新型固態執行器，具有尺寸小、位移分辨率高、頻率響應好、能耗低、無噪聲、不受電磁干擾等特點，非常適用于精確定位、小負載、大轉矩、高精度的機械裝置，特別是在激光通訊、生物工程、納米加工、自動控制、機器人等高新技術領域，發揮著越來越重要的作用。然而，由于壓電驅動器固有的非線性和遲滯特性在很大程度上限制了其控制精度和可靠性。

現有技術為解決壓電驅動器的非線性和遲滯特性，往往需要建立復雜的遲滯模型和閉環反饋系統，成本高且可靠性差。

發明內容

本發明提供一種壓電驅動器及其制造方法，以降低壓電驅動器的應用成本，并提高其可靠性。

本發明提供一種壓電驅動器，其中，包括：

長方片形的壓電片，所述壓電片的極化方向為所述壓電片的厚度方向；

沿所述壓電片厚度方向的不同表面上分別設置有驅動電極層和接地電極層；

所述驅動電極層沿長度方向設置有多個電極區域，所述多個電極區域相互之間電隔離；

所述壓電片長度方向的一端為固定端部，另一端為自由端部，通過控制每個所述電極區域的驅動電壓通斷，控制所述壓電片的自由端部產生線性彎曲位移。

本發明還提供一種壓電驅動器制造方法，其中，包括：

制備長方片形的壓電片，所述壓電片采用預設的長寬比；

在所述壓電片沿厚度方向的兩個表面分別設置電極，沿所述壓電片厚度方向對所述壓電片進行極化；

將所述壓電片的一個表面按照預設的電極區域數量和電極區域長度標記分離線，并將分離線上的電極打磨掉，形成多個電隔離的電極區域。

本發明提供了一種壓電驅動器及其制造方法，通過在壓電片上設置多個相互之間電隔離的電極區域，使得通過控制每個電極區域的驅動電壓的通斷，控制壓電片的自由端部產生線性彎曲位移。本發明提供的壓電驅動器及其制造方法，無需建立復雜的遲滯模型和閉環反饋系統，便有效的克服了現有壓電驅動器存在的非線性和遲滯特性，簡化了壓電驅動器驅動控制電路的復雜度，降低了壓電驅動器的應用成本，并提高了其可靠性。

附圖說明

圖1為本發明實施例提供的壓電驅動器的結構示意圖；

圖2為本發明實施例提供的壓電驅動器在驅動電壓作用下的彎變形示意圖；

圖3為本發明實施例提供的壓電驅動器所測得的數字編碼-彎曲位移圖；

圖4為本發明實施例提供的壓電驅動器的結構和驅動控制電路示意圖；

圖5為本發明實施例提供的壓電驅動器的驅動控制電路中可控開關電路示意圖；

圖6為本發明實施例提供的第一種壓電驅動器制造方法流程示意圖；

圖7為本發明實施例提供的第二種壓電驅動器制造方法流程示意圖。

附圖標記：

1-壓電片；????11-驅動電極層；???12-接地電極層；

13-固定端部；?14-自由端部。

具體實施方式

圖1為本發明實施例提供的壓電驅動器的結構示意圖；圖2為本發明實施例提供的壓電驅動器在驅動電壓作用下的彎變形示意圖；圖3為本發明實施例提供的壓電驅動器所測得的數字編碼-彎曲位移圖。結合圖1、圖2、圖3所示，本實施例的壓電驅動器包括長方片形的壓電片1，壓電片1的極化方向為壓電片1的厚度方向，沿壓電片1厚度方向的不同表面上分別設置有驅動電極層11和接地電極層12，驅動電極層11沿長度方向設置有多個電極區域，多個電極區域相互之間電隔離；壓電片1長度方向的一端為固定端部13，另一端為自由端部14，通過控制每個電極區域的驅動電壓通斷，控制壓電片1的自由端部14產生線性彎曲位移。