静电容量 

电容（或称电容量）是表现电容器容纳电荷本领的物理量，压电陶瓷也属于电容器的一种，只是其介质是通过强磁场预先极化了的，通电过程会根据极性发生应力形变。压电陶瓷参数表中的静电容量是在小信号下测得的。 

正如大家所了解的，压电陶瓷是由压电陶瓷片以及电极层组成的，属于并联的电容系统。压电陶瓷的静电容量与所采用的材料以及陶瓷的尺寸有关，可以通过以下公式计算：

压电陶瓷参数表中的静电容量是在小信号下测得的，静电容量值会随着驱动电压、温度、负载的变化而变化。所以参数表中的静电容量是一个大概值，主要用来计算动态操作时所需的电流。

叠堆型压电陶瓷的静电容量相对较高，1~10μF是很常见的。在配套压电控制器的时候一定要注意将静电容值考虑进去。例如：芯明天叠堆压电陶瓷PSt150/5X5/20，致动高度是16mm、横截面积是25mm2，所采用的单层压电陶瓷片的厚度为105μm，这个陶瓷大概由145片压电陶瓷片组成。压电材料的相对介电常数为εr为5400，该压电陶瓷的静电容量大概为1.8μF（见上图公式）。

低压压电陶瓷与高压压电陶瓷的静电容量对比

相同长度与横截面积的低压与高压压电陶瓷：设低压为S1高压为S2，由于高压陶瓷的单层厚度为低压单层厚度的5倍，ds2=5•ds1，因此层数是低压的1/5，（n2=n1/5）。因此，高压陶瓷的静电容量是低压陶瓷的1/25。

由于低压压电陶瓷的单层厚度薄，因此驱动电压相对较低，低压陶瓷的驱动电压通常为0-60V/150V/200V，高压压电陶瓷的驱动电压为0-500V/1000V。

低压压电陶瓷在动态操作的时候，由于静电容量高，需要的电流相对较大，但是在静态或准静态使用的时候，则无需考虑电流问题。

影响压电陶瓷静电容量的因素

温度

相对介电常数ε会随着温度的升高明显改变，当压电陶瓷从室温升高到80℃ 时，静电容量大概升高40%左右，因此在选择控制器的时候需要将温度对静电容量的影响考虑其中。

预紧力/负载力

给压电陶瓷施加负载或预紧力，压电陶瓷的静电容量会随之升高。例如芯明天叠堆型压电陶瓷PSt150/5X5/20，当给其施加200N预紧力之后，静电容量由原来的1.8μF 变成1.95μF。

因此使用者在做系统设计的时候，需要考虑预紧力或负载力给静电容量带来的改变。

驱动电压

压电陶瓷的静电容量还受驱动电压的影响，参数表中给出的静电容量值是在低电场下测得的，这些值在高电场的时候会不同。比如在高电压驱动下静电容量大概是低电压的两倍左右。

实际使用中静电容量参数的重要性

压电控制器的配套选择

压电陶瓷为容性负载，压电陶瓷充放电的过程压电陶瓷随之伸缩，在动态应用中电流大小决定了充放电的速度即响应速度。在确定了所需使用频率后，需要通过使用频率、驱动电压以及静电容量来确定所需电流，以便配套可以满足动态性的压电控制器。

例如选择PSt150/7/20 VS12，静电容量为1.8μF，如果所需的阶跃时间为30μS，则峰值电流为9A，我们推荐使用使用芯明天E52系列压电控制器，其电流可以达到24A。

安全功率范围控制 

由于压电陶瓷在动态伸缩过程中会由于内部摩擦产生热量，压电陶瓷过热会导致压电陶瓷损坏，因此在实验之前需要根据驱动电压、使用频率以及静电容量来计算控制其在安全的功率范围内工作。芯明天经过长期实验得出可以保持压电陶瓷稳定性以及使用寿命的安全功率经验公式：

比如选择封装压电陶瓷PSt150/4/7 VS9，静电容量为0.17μF，0-150V驱动标称位移为9μm，若实验所需位移为4μm，此时可以实现的频率为6.6kHz。 

如果需要高功率的压电陶瓷产品，可以选择热稳定及散热片的产品，功率可以提高几倍。

更多压电陶瓷特性欢迎来电咨询销售工程师。 

芯明天官网 www.coremorrow.com。 

垂询热线：0451-86268790。 

扫描下方二维码，关注芯明天微信公众号及芯明天技术总监微信可获取更多信息。