如果您對超聲陶瓷及其驅動電源很迷惑，強烈推薦您細讀此文！
芯明天單層壓電陶瓷（又常被稱作超聲陶瓷）內部僅含有一層壓電陶瓷層，且內部無電極層，僅有外部表面的電極層，不像多層疊堆壓電陶瓷，內部具有很多陶瓷層及電極層。在不破壞單層陶瓷對應正、負電極情況下，可進行切割使用。
結構如下圖所示。
單層與多層壓電陶瓷對比：
| 產品屬性 | 單層壓電陶瓷 | 多層壓電 疊堆陶瓷 |
外觀 | ||
驅動電壓 | 高 約1kV/mm | 低 60V/150V/200V |
位移形變量 | 小，納米量級 | 大，微米量級 |
諧振頻率 | 約100k~6.6MHz | 約10~1000kHz |
靜電容量 | 約1~10nF | 約10nF~100μF
|
芯明天單層壓電陶瓷外觀及尺寸
外觀 | 尺寸 |
| Disc/圓片 外徑：4~185mm 厚度：0.2~20mm |
| Plate/方片 長或寬：1~127mm 厚度：0.2~25mm |
| Ring/環片 外徑：4~185mm 厚度：0.2~20mm 內徑：zui小3mm 壁厚：zui小2mm |
| Tube/管狀 外徑：5mm~140mm 高度：1~60mm 內徑：zui小1mm 壁厚：zui小1mm |
注：單層壓電陶瓷的厚度與長、寬、外徑及材料等有關；外形尺寸可定制。
芯明天單層壓電陶瓷電極
芯明天單層壓電陶瓷通常為絲網印刷銀電極，厚度約幾微米至幾十微米，也可定制鎳、金、鍍銀等電極。單層壓電陶瓷片的標準電極為上下面，一面為正極、一面為負極；管狀單層陶瓷的標準電極為內外壁電極，內壁為正極、外壁為負極。
除標準電極外，我們也可提供特殊電極，如電極延覆WAE（Wraped Around Electrode），可將正負電極引至同一側，下圖所示為標準可選的WAE電極形式，一般從另一面延覆來的電極為負極，另一區域為正極，如下圖標記。
單層壓電陶瓷的耐壓值
單層壓電陶瓷所能承受的電壓值與厚度有關，一般1mm厚陶瓷zui大可承受1kV的電壓，2mm厚陶瓷zui大可承受2kV電壓，以此類推。
Tube管狀陶瓷的耐壓值與壁厚有關，一般1mm壁厚陶瓷zui大可承受1kV的電壓，2mm厚陶瓷zui大可承受2kV電壓，以此類推。
芯明天單層壓電陶瓷材料基本參數及典型應用
材料類型 | 材料型號 | 壓電常數 d33 [10-12 C/N] | 機械品質 因數 | 居里溫度 Tc |
硬材料 | NCE40 | 320 | 700 | 318 |
硬材料 | NCE41 | 310 | 1400 | 284 |
軟材料 | NCE51 | 443 | 80 | 360 |
軟材料 | NCE53 | 360 | 80 | 340 |
軟材料 | NCE55 | 670 | 70 | 159 |
軟材料 | NCE56 | 580 | 80 | 242 |
硬材料 | NCE81 | 255 | 1400 | 307 |
材料典型應用：
NCE40：超聲清洗、水下超聲、醫療應用-美容儀器、壓電馬達驅動、諧振模式應用。
NCE41：超聲清洗、超聲霧化器、水下超聲、醫療應用、壓電馬達驅動、諧振模式應用、點火擠壓式。
NCE80：超聲焊接、高頻聲吶、高頻醫療應用。
NCE81：超聲焊接、超聲解膠劑、高頻及高功率聲吶、高頻及高功率醫療應用。
NCE51：低功率及低頻超聲/聲傳感器、力及超聲拾音器、超聲傳感器/接收器系統、傳感器、加速度計、水聽器、流量計、無損檢測NDT、促動器（單層陶瓷及單層陶瓷的疊堆）。
NCE53：剪切加速度計、陀螺儀、一般所有要求高溫及時間穩定性的應用。
NCE56：醫療成像、水診器、NDT無損檢測、促動器、一般所有既要求高介電常數又要求高壓常數的應用。
NCE55：醫療成像、水診器、NDT無損檢測、促動器、噴墨打印機、寬帶傳感器陣列和成像系統、要求高介電常數及高壓電常數、溫度限制的應用。
單層壓電陶瓷的諧振頻率
1、片狀單層陶瓷諧振頻率
片狀單層陶瓷本身的諧振頻率與陶瓷的厚度有關，兩者大致關系如下圖所示。
將壓電陶瓷裝入設備中后，陶瓷的諧振頻率將降低，具體參數需要進行結構分析。
2、Tube管狀陶瓷諧振頻率
Tube管狀壓電陶瓷至少具有兩個諧振頻率，即軸向、徑向諧振頻率，它的徑向諧振頻率與外徑、壁厚等有關。
Tube管狀陶瓷軸向（即高度方向）的諧振頻率可通過以下公式進行估算：
其中：N：厚度方向頻率常數, 取決于材料，詳見材料參數工作表，OD：外徑[mm]，ID：內徑[mm]，此計算值為估計值。
例如：N40 Tube OD39-ID32-TH13，計算得它的軸向諧振頻率約為550kHz。
單層壓電陶瓷的位移估算
利用逆壓電效應，即對壓電陶瓷施加電壓，壓電陶瓷受電場影響將產生形變位移。
1、位移的粗略估計
單層壓電陶瓷一般在zui大耐壓值下的位移約為位移方向長度的1‰，例如1mm厚陶瓷片，它的zui大耐壓值為1000V，在1000V下，它在厚度方向產生的zui大位移約為1μm。
2、片狀單層壓電陶瓷的位移估算：
其中：U：施加電壓[V]、H：陶瓷高度[m]、E：電場強度[V/m]、d：壓電系數[m/V]、 W：陶瓷寬度[m]。
由以上公式可知：片狀單層壓電陶瓷的位移只與材料及所給電壓有關，而對于同一種材料，不同高度的陶瓷片，只要施加相同電壓（切記：電壓不可超出所能承受的zui大電壓），所產生的位移基本相同。
其他形狀也可根據此計算公式進行估算位移情況。
3、單層陶瓷工作在諧振頻率點時產生的振動幅度zui大。
作為傳感或發電時，輸出電壓估算
單層壓電陶瓷作為傳感器時是利用它的正壓電效應，即通過施加外力使之產生形變，從而輸出電荷。
輸出電壓理論估算公式：
其中：d33：為材料常數，F：為力，h：為高度，r：為圓片的半徑。
例如: 圓片NCE41-Disc-OD20-TH5，NCE41材料系數為25.5*1013，當施加12500N力時，理論估算所產生的電壓為5000V。
單層壓電陶瓷用來發電產生的功率，在諧振頻率下，可達40-50W/cm2，芯明天單層壓電陶瓷在諧振頻率下產生功率zui高的材料為NCE81材料。
單層陶瓷的應用案例展示
單層陶瓷的型號選擇
單層壓電陶瓷產品一般以批量定制為主，所以我們不將單層壓電陶瓷元件作為標準品提供。但也會有部分型號的庫存，建議您從庫存中選取型號進行性能測試，且供貨時間短，成本易控制。
請與銷售工程師獲取庫存表。
單層陶瓷驅動電源
芯明天公司不僅可提供單層壓電陶瓷，且可提供單層壓電陶瓷驅動電源，驅動頻率可小至幾赫茲，大至上兆赫茲的驅動電源，基本參數如下：
型號 | zui大輸出 電壓V | zui大輸出 功率W | 帶寬 （-3dB） |
E01/00 | 120V | 20W | 0~50KHZ |
50V | 20W | 0~100KHZ | |
40V | 20W | 0~150KHZ | |
2031 | 300V | 18W | 0~500kHz |
4011 | 160V | 80W | 0~1MHz |
2021 | 170V | 42.5W | 0~1.5MHz |
1100 | 35V | 17.5W | 0~12MHz |
1200 | 35V | 17.5W | 0~24MHz |
