壓電陶瓷的動態力

我們都知道，給壓電陶瓷加載電壓之后，它會隨著驅動電壓的升高而膨脹伸長，當電壓下降的時候，壓電陶瓷會回縮，由于壓電陶瓷具有極快的響應速度，因此在電流足夠大的情況下，壓電陶瓷會隨著驅動電壓升高或降低快速的膨脹與回縮，這時壓電陶瓷自身會產生一個拉力與壓縮力，兩種力交替出現，我們稱之為動態力。

當壓電陶瓷高頻動態工作的時候，自身產生的動態力非常大，計算公式如下：

從動態力公式可以看出，即使沒有外部的負載，動態工作時壓電陶瓷自身仍會產生動態力。 

由于壓電陶瓷是通過疊堆共燒工藝或者由壓電陶瓷片堆疊粘接而成，因此對于拉力非常的敏感，過大的拉力會造成壓電陶瓷的損壞。下圖為由于承受拉力而造成損壞的壓電陶瓷。

很大的動態力相當于非常大的加速度作用在壓電陶瓷及內部電極上，這種沖擊會導致其損壞。加速度計算公式如下:

比如一個壓電陶瓷的位移是20μm，操作頻率是10kHz，計算得出加速度為39500m/s²，這超過了地球重力加速度的4000倍。

如何規避動態力可能帶來壓電陶瓷損壞的風險呢?

我們在使用的過程中需要了解動態力的情況，通過計算來確定動態力的大小，再通過降低使用頻率或負載的方式減小動態力造成壓電陶瓷損壞的可能性。

壓電陶瓷帶負載之后，產生的動態力會更大。因此我們對于動態應用的需求通常會選擇帶有一定預緊力的封裝壓電陶瓷，例如芯明天的PSt 150系列 及PSt 1000系列，PSt 1000/35/xx VS45系列壓電陶瓷的預緊力為6000N，這也就是意味著該系列壓電陶瓷可以承受的zui大動態力為6000N。

PSt 1000/35/200 VS45

沒有預緊力的壓電陶瓷，只能在很低的頻率下可以使用。

舉例：

我們選擇封裝型壓電陶瓷PSt 1000/16/200 VS25 這款產品，負載為10kg的前提下，zui大的使用頻率可以達到300Hz嗎？ 

通過動態力公式計算，設頻率為300Hz，計算得出動態力為3655N，而該壓電陶瓷的預緊力為1500N，動態力遠遠超過了預緊力。在此頻率下使用，必定會導致壓電陶瓷的損壞；同樣采用動態力公式計算，假設動態力為1500N，計算得出zui大使用頻率為192Hz。

注意： 

1、動態操作壓電陶瓷需要加散熱裝置可快速的將壓電陶瓷產生的熱量導出。

2、動態操作需要確保壓電陶瓷不受側向力及剪切力。