芯明天低压压电陶瓷片/叠堆堆栈 - PZT压电材料

在半导体制造、精密光学、高端科研等领域，纳米级精密驱动是突破技术瓶颈的核心关键。芯明天高性能低压压电陶瓷片/叠堆堆栈，以低电压驱动、大行程输出、高可靠性、全场景适配的核心优势，为各类精密驱动场景提供优质解决方案。

一、低压压电陶瓷片/叠堆堆栈

1.压电陶瓷片

片状压电陶瓷采用优质PZT5A材料制成。单片的标准厚度为2mm，有方形或环形结构。在电压驱动下，单片即可产生3.3μm的位移，这一特性使其成为精密控制系统的理想选择。

工艺结构

该低压压电陶瓷片的内部结构如下图所示，它的内部是陶瓷层与电极层交叉叠堆而成，左右两侧为正负电极面，上下面为绝缘陶瓷材料。

2.压电陶瓷叠堆堆栈

为了获得更大的输出位移，我们将多片压电陶瓷片进行精密叠堆，并焊接公共电极。通过这种结构，总位移是每片位移的累加，标准产品中叠堆后位移可达128.7μm，可定制更高规格。

此外，针对超高真空环境，我们提供定制UHV版本，其耐压能力可达10^-10Torr（1.33×10^-10mbar），此条件可满足科研与半导体环境需求。

我们的技术优势在于灵活的定制化能力，堆栈式压电陶瓷的核心优势源于单片成熟可控的精密叠堆工艺,并且高度自由选择。此外，在压电陶瓷叠堆堆栈的上下面各有一片1mm厚的非极化的陶瓷绝缘片，在移动端与导电材料接触时，它可有效隔绝两端短路风险。

定制选项：

同侧电极：便于在狭小空间内布线。

中心开孔：支持光学透光或机械固定。

高平面度：可定制5μm平面度。

二、高频工作注意事项

产品可适配高频往复驱动、高速动态调节等应用场景，针对高频使用中的风险，需要注意以下四个关键点，以确保器件的长期可靠运行：

1.高频工作会导致陶瓷自身发热。当温度超过150℃时，电极可能会发生脱落。

2.高加速度运行会对引线产生机械力。推荐使用导电胶等合适的电连接方式，以缓冲应力。

3.高频使用会对压电陶瓷堆栈产生拉力，需对压电陶瓷堆栈增加预紧力。预载力取决于应用，但通常为5~10MPa压力。

4.高频使用要求大电流。需要确保引线可以工作在所要求的电流范围。标准引线可承受电流最高1.4A。

三、工作温度环境

压电陶瓷堆栈致动器拥有极宽的工作温度范围，适用于从深空探测到高温工业的各类场景。正常范围：4mK至470K（约200℃），需要注意的是：

高温风险：当环境温度超过150℃时，虽然陶瓷本身耐温极高，但电极存在脱落风险，需特别注意散热。

低温特性：在接近绝对零度的极低温（4K）环境下，压电陶瓷的性能会下降，约为室温性能的10%。若需在低温下进行动态操作，必须更换专用的低温引线，以保证电气连接的可靠性。

位移随温度变化曲线

四、高频功率与电流计算

压电陶瓷堆栈只有在动态操作时要求功率/电流。放大器输出电流和上升时间决定压电陶瓷堆栈的工作频率上限。

正弦驱动平均电流：Iave=f×C×Up-p，正弦操作峰值电流：Imax=π×fmax×C×Up-p，其中：Iave=放大器平均电流，Imax=放大器峰值电流，fmax=最大工作频率，C=陶瓷的静电容量，Up-p=峰峰值驱动电压，f=工作频率。

五、产品技术参数范围

方形压电陶瓷片技术参数

芯明天方形压电陶瓷片

名称	方形压电陶瓷片
长 L	2mm~20mm
宽 W	2mm~20mm
高 H	通常为2mm，部分为1mm
驱动电压	0~60V/150V/200V
位移	1.5μm~3.3μm
静电容量	25nF~1800nF
刚度	51N/μm~5091N/μm
推力	168N~16800N
谐振频率	＞486kHz
重量	0.07g~6.4g

方形压电陶瓷堆栈技术参数

芯明天方形方形压电陶瓷堆栈

名称	方形压电陶瓷堆栈
长 L	2mm~15mm
宽 W	2mm~15mm
高 H	4mm~80mm
驱动电压	0~60V/150V/200V
位移	1.8μm~128.7μm
静电容量	20nF~34050nF
刚度	2864N/μm~7N/μm
推力	168N~9450N
谐振频率	＞250kHz~13.5kHz
工作温度上限	150℃~200℃

环形压电陶瓷片技术参数

芯明天环形压电陶瓷片

名称	环形压电陶瓷片
外径 OD	6mm~20mm
内径 ID	2mm~12mm
高 H	2mm
驱动电压	0~200V
位移	3.3μm
静电容量	105nF~890nF
刚度	321N/μm~2561N/μm
推力	1060N~8450N
谐振频率	＞486kHz
重量	0.38g~3.13g

环形压电陶瓷堆栈技术参数

芯明天环形压电陶瓷堆栈

名称	环形压电陶瓷堆栈
外径 OD	6mm~20mm
内径 ID	2mm~12mm
高 H	4mm~80mm
驱动电压	0~200V
位移	3.3μm~128.7μm
静电容量	95nF~31240nF
刚度	11N/μm~2561N/μm
推力	1060N~8450N
谐振频率	>248~14kHz

六、推荐控制器

1.E53.C1K-H压电控制器适用于驱动压电陶瓷片/叠堆堆栈，它是单通道开环压电控制器，采用数字控制，24VDC供电，静态功耗小于5W，通信接口为TYPE-C、RS-422、RS-232，操作便捷，尺寸仅148×80×27.5mm^3，外观体积小巧，结构紧凑，易于集成。

芯明天E53.C1K-H压电控制器

2.E01.C1是一款机箱式单通道压电陶瓷控制器，它能够为压电陶瓷提供高稳定性、高分辨率的电压，并具有较高的频率响应特性、极低的静态纹波电流。输出电压范围-20V~120V，带宽10kHz，可手动调节、模拟输入、自发波形控制，配备计算机串口/USB接口，液晶键盘显示，操作便捷。

芯明天E01.C1是一款机箱式单通道压电陶瓷控制器

审核编辑 黄宇