KEMET ND系列盘状压电陶瓷换能器：特性、应用与设计要点

作为电子工程师，我们在设计中常常会用到各种电子元件，压电陶瓷换能器就是其中一种在多个领域发挥重要作用的元件。今天就来详细介绍KEMET的ND系列盘状压电陶瓷换能器。

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一、产品概述

KEMET的压电陶瓷ND系列是采用原创高性能压电材料的盘状压电陶瓷。它基于压电效应（受压产生电荷）和逆压电效应（加电压产生应变）原理工作。这一原理使得它在很多应用场景中都能大显身手。

二、产品优势

材料特性

• N6材料：具有高耦合系数、高Qm和低tanδ的特点，非常适合高功率应用。想象一下在需要高功率转换的设备中，N6材料就能高效地完成能量转换任务。
• N21材料：拥有高耦合系数和大g常数，适用于传感应用。比如在一些需要精确感知外界物理量的设备中，N21材料就能发挥其优势。

其他优势

• 宽工作温度范围：工作温度范围从 -20°C 到 +60°C，这意味着它能在多种环境条件下稳定工作，减少了环境因素对其性能的影响。
• 环保合规：符合RoHS/REACH标准，这对于注重环保和产品合规性的设计来说是非常重要的。

三、应用领域

该系列换能器的应用十分广泛，包括但不限于以下几个方面：

• 振动给料器：利用其压电效应产生的振动，实现物料的精准输送。
• 超声波清洗机：通过逆压电效应产生超声波，实现高效清洗。
• 超声波悬浮：利用超声波的特性实现物体的悬浮，在一些特殊的实验和应用中有着重要作用。
• 超声波流量和液位计：通过检测超声波的传播情况来测量流量和液位。
• 超声波距离传感器：利用超声波的传播时间来测量距离，精度较高。
• 负载传感器和冲击传感器：能够感知外界的负载和冲击变化，实现精确测量。

四、订购信息

订购时需要注意以下几个参数：	ND	10	X3	N21
系列	陶瓷外径 (mm)	厚度尺寸 (mm)	陶瓷材料名称
ND	10=p10 mm 18=p18 mm	X2=2mm X3=3 mm	N6=N6材料 N21=N21材料

通过这些参数，我们可以准确地选择适合自己设计需求的产品。

五、尺寸规格

不同型号的产品在尺寸上有所差异，具体如下：	产品编号	直径 D (mm)	厚度 T (mm)	电极直径 E (mm)
ND10X2N6	10±0.1	2+0.1	9.2
ND10X3N6	10+0.1	3+0.1	9.2
ND18X2N6	18±0.1	2+0.1	17.5
ND18X3N6	18+0.1	3+0.1	17.5
ND10X2N21	10+0.1	2+0.1	9.2
ND10X3N21	10+0.1	3±0.1	9.2
ND18X2N21	18+0.1	2+0.1	17.5
ND18X3N21	18+0.1	3±0.1	17.5

需要注意的是，电极直径仅为参考值，不保证其准确性。

六、环境合规性

所有KEMET压电陶瓷都符合RoHS和REACH标准。不过，产品中含有在2012年12月19日第8次更新的REACH SVHC物质清单中公布的物质，且含量超过产品重量的0.1wt%。不过，该压电陶瓷在正常使用情况下化学性质稳定，对人体和环境的风险极小，但要注意避免吸入或意外口服粉末陶瓷。同时，目前以铅钛锆氧化物（PZT）为主要成分的压电陶瓷制造技术已经成熟，且暂无性能更优的替代材料，该压电陶瓷在RoHS（2011/65/EU）附件III（7c.1）中被列为豁免项。

七、性能特性

材料特性对比

项目	N6材料	N21材料
相对介电常数	不同模式下有不同数值	不同模式下有不同数值
介电损耗	0.3%	2.0%
频率常数	多种模式下有不同数值	多种模式下有不同数值
机电耦合系数	不同模式下有不同数值	不同模式下有不同数值
压电常数	不同模式下有不同数值	不同模式下有不同数值
柔顺性	不同模式下有不同数值	不同模式下有不同数值
泊松比	0.32	0.34
机械品质因数	1,500	75
居里温度	325°C	330°C
密度	7.77	7.82
温度系数	不同温度区间有不同数值	不同温度区间有不同数值
老化率	不同参数有不同数值	不同参数有不同数值

从这些数据中我们可以看出，N6材料和N21材料在各项性能上存在差异，这也决定了它们在不同应用场景中的适用性。

产品性能参数

产品编号	径向谐振频率 (kHz)	电容 (pF)	工作温度范围	重量 (g)
ND10X2N6	216±5%	480±20%	-20°C 到 +60°C	1.2
ND10X3N6	207±5%	320+20%	-20°C 到 +60°C	1.8
ND18X2N6	120+5%	1,610±20%	-20°C 到 +60°C	4.0
ND18X3N6	120±5%	1,080+20%	-20°C 到 +60°C	6.0
ND10X2N21	196±5%	590±20%	-20°C 到 +60°C	1.2
ND10X3N21	190+5%	400+20%	-20°C 到 +60°C	1.8
ND18X2N21	109+5%	2,000+20%	-20°C 到 +60°C	4.0
ND18X3N21	109±5%	1,370+20%	-20°C 到 +60°C	6.0

这些参数对于我们在设计中选择合适的产品非常重要，我们需要根据具体的设计要求来综合考虑。

八、包装与处理注意事项

包装

ND系列产品采用真空袋包装，具体每盒数量未给出，在采购时需要进一步确认。

极性显示

极化处理的 + 极侧会显示 + 号， - 极侧无标识。在安装和使用时，一定要注意极性，否则可能会影响产品的性能。

出口管制

• 日本客户：对于受日本《外汇与外贸法》管制的产品，出口需要获得相关的出口许可证。
• 非日本客户：压电换能器不得用于任何常规武器或大规模杀伤性武器（核武器、化学或生物武器、导弹）或其他武器的开发、生产、储存或使用。

九、销售与免责声明

销售信息

如需了解全球销售办事处的完整列表，请访问www.kemet.com/sales。

免责声明

数据手册中的所有产品规格、声明、信息和数据都可能会发生变化。客户在下单时需要自行检查和验证这些信息的适用性。虽然信息被认为是准确可靠的，但不提供任何形式的保证、担保或责任。对于某些应用的适用性声明，不构成对特定客户应用或用途的适用性保证。客户需要具备足够的经验和能力来为自己的应用选择正确的产品。同时，即使KEMET的产品设计和制造符合严格的质量和安全标准，但仍可能出现个别元件故障，客户在需要高可靠性或安全性的应用中应采取适当的设计或其他保障措施。

总之，KEMET的ND系列盘状压电陶瓷换能器是一款性能优异、应用广泛的产品。作为电子工程师，我们在设计中需要充分了解其特性和优势，根据具体需求合理选择和使用，同时也要注意其相关的注意事项和免责声明，以确保设计的可靠性和合规性。大家在使用过程中有没有遇到过什么有趣的问题或者独特的应用案例呢？欢迎分享交流。