压电(Piezo)
何谓压电?
压电表示压电元件(Piezoelectric Element、Piezoelectric Device),压电元件是指通过施加力(压力)产生电压(压电效应),或与之相反,通过施加电压产生变形(逆压电效应)的元件。
压电元件使用具有压电效应的压电材料。施力时,(+)正离子、(-)负离子的位置会移动,产生(+)和(-)电荷的偏移(电极化),从而产生电压。
利用压电效应的主要用途是传感器,利用逆压电效应的主要用途是执行机构。
压电材料的种类
压电材料大致分为单晶、陶瓷、薄膜等。
罗姆采用的是使用锆钛酸铅(PZT)的薄膜压电。
PTZ取自元素符号(PbZrxTi1-xO3)(0<x<1)的首字母,压电性能非常强,称得上是压电元件的主角。
薄膜压电和块体压电
大致将厚度约为几μm的叫作薄膜压电(压电薄膜),几十μm以上的叫作块体压电(厚膜压电)。
利用薄膜压电可以实现元件的小型化、集成化、高精度化、低功耗化。
薄膜PZT的成膜方法
生成薄膜PZT的方法有溶胶凝胶法、溅射法、MOCVD法等。下表汇总了其各自的特点。
溶胶凝胶法 | 溅射法 | MOCVD法 | |
---|---|---|---|
将溶胶状态的液体涂布在电路板上,通过加热、烧成使其成膜。为了获得所需的膜厚,基本上需要将上述循环重复多次 | 用高能Ar离子撞击目标,使撞击产生的目标物质附着在电路板上成膜。 | 向反应室内通入化合物气体,利用温度和等离子体促进气体化学反应,成膜温度较低。 | |
压电性能 | 非常好 | 非常好 | 不确定 |
吞吐量 | 一般 | 好 | 差 |
可靠性 | 非常好 | 一般 | 好 |
均一性 | 非常好 | 好 | 好 |
极化稳定性 | 一般 | 好 | 一般 |
费用 | 一般 | 一般 | 一般 |
应用 | Actuator (1~3μm) |
Actuator or Sensor (1~5μm) |
FeRAM (<100nm) |
罗姆的薄膜压电MEMS代工为实现融合自有薄膜压电和LSI微细加工技术的小型、节能、高性能产品,提供从试制、开发到量产的全程支持。
下页是 关于压电相关术语 语的简要总结。