压电陶瓷变压器的工作模式和结构研究进展
陶瓷材料论文压电陶瓷
智能陶瓷材料——压电陶瓷段涛2009107204摘要：陶瓷材料分为普通陶瓷和特殊陶瓷两大类。
特殊材料中的智能材料是指能够接受外部环境的信息而自动改变自身状态的一种新型陶瓷，主要有压电陶瓷、形状记忆陶瓷和电流变陶瓷。
前言：陶瓷材料是国民经济和人民生活中不可缺少的重要组成部分。
随着科学技术的不断发展，对材料的性能提出了越来越高的要求。
陶瓷材料分为普通陶瓷和特殊陶瓷两大类。
由于陶瓷具有优良的耐热性、耐磨性、耐腐蚀性、以及高强度和高硬度等优点，因此在国防、机械、冶金、化工、建筑、电子、生物等领域得到了广泛的应用。
智能陶瓷是指能够接受外部环境的信息而自动改变自身状态的一种新型陶瓷，主要有压电陶瓷、形状记忆陶瓷和电流变陶瓷。
这里我想研究的是压电陶瓷的情况。
正文：所谓压电效应是指某些介质在力的作用下，产生形变，引起介质表面带电，这是正压电效应。
反之，施加激励电场，介质将产生机械变形，称逆压电效应。
这种奇妙的效应已经被科学家应用在与人们生活密切相关的许多领域，以实现能量转换、传感、驱动、频率控等功能。
在能量转换方面，利用压电陶瓷将机械能转换成电能的特性，可以制造出压电点火器、移动X光电源、炮弹引爆装置。
电子打火机中就有压电陶瓷制作的火石，打火次数可在100万次以上。
用压电陶瓷把电能转换成超声振动，可以用来探寻水下鱼群的位置和形状，对金属进行无损探伤，以及超声清洗、超声医疗，还可以做成各种超声切割器、焊接装置及烙铁，对塑料甚至金属进行加工。
压电陶瓷材料的发现：某些材料在机械应力作用下，引起内部正负电荷中心相对位移而发生极化，导致材料两端表面出现符号相反的束缚电荷的现象，称为压电效应。
具有这种性能的陶瓷称为压电陶瓷，它的表面电荷的密度与所受的机械应力成正比。
反之，当这类材料在外电场作用下，其内部正负电荷中心移位，又可导致材料发生机械变形，形变的大小与电场强度成正比。
1946年美国麻省理工学院绝缘研究室发现，去电场后仍能保持一定的剩余极化,使它具有压电效应，从此诞了压电陶瓷。
新型压电陶瓷的研制
新型压电陶瓷的研制引言压电陶瓷是一种能够产生电荷的陶瓷材料，当受到物理变形时可以产生电场，反之亦然。
它具有压电效应和应变耦合效应，被广泛应用于超声传感器、换能器、压力传感器等领域。
传统的压电陶瓷材料存在着性能上的瓶颈，如压电系数低、柔性差、易破碎等问题，严重影响了其应用范围。
研制新型压电陶瓷材料成为了当前材料科学领域的一项重要研究课题。
本文将从压电陶瓷的研究背景、现状及其存在的问题出发，介绍新型压电陶瓷的研制过程以及未来应用前景，旨在为读者提供一份全面的新型压电陶瓷材料研究综述。
传统的压电陶瓷材料存在一些问题，例如：压电系数较低、温度稳定性差、易破碎等。
这些问题限制了压电陶瓷材料在一些特殊环境下的应用，研制新型的压电陶瓷材料成为了当前的一项重要课题。
二、压电陶瓷的现状及存在的问题目前，市面上流行的压电陶瓷材料主要是氧化铅类和钛酸钡类陶瓷。
虽然它们在生产工艺和成本上有一定的优势，但仍然存在着一些固有的问题。
一是其压电系数较低。
传统的压电陶瓷材料的压电系数往往在100-200pC/N之间，无法满足一些高性能要求的应用需求。
二是温度稳定性差。
现有的压电陶瓷材料在高温环境下会出现晶粒长大、极化退化等问题，导致其压电性能下降，影响了其在高温环境下的应用。
三是易破碎。
传统的压电陶瓷材料脆性较大，不具备柔性，容易在外力作用下产生破裂，限制了其在柔性电子等领域的应用。
由于这些问题的存在，传统的压电陶瓷材料在一些领域的应用受到了限制，急需研制新型的高性能压电陶瓷材料来满足不同领域的需求。
三、新型压电陶瓷的研制过程1.材料设计新型压电陶瓷材料的研制首先需要从材料设计入手，通过调控材料的组成和结构来实现所需的性能。
研究人员可以通过计算机模拟、DFT理论计算等方法，预测和设计出具有高压电性能的新型化合物。
通过合理设计原子结构和晶体结构，优化晶体畸变等方式来提高压电系数和温度稳定性。
2.材料制备材料制备是研制新型压电陶瓷材料的关键环节。
压电陶瓷应用研究进展
引言压电陶瓷是一种能够将机械能和电能互相转换的功能陶瓷材料 ,它具有压电效应。
所谓压电效应是指由应力诱导出极化 (或电场 ) ,或由电场诱导出应力 (或应变 )的现象 ,前者为正压电效应 ,后者为负压电效应 ,两者统称为压电效应。
目前为止 ,压电陶瓷的这种压电效应已被应用到与人们生活密切相关的许多领域 ,遍及工业、军事、医疗卫生、日常生活等。
可见压电陶瓷应用的研究意义非常重大。
随着新工艺和新材料的出现 ,压电陶瓷应用日新月异 ,本文描述了一些压电陶瓷新应用成果。
2压电陶瓷的广泛应用压电陶瓷的应用十分广泛。
大体说来 ,可分为频率控制、换能传感和光电器件等方面。
2 1压电陶瓷频率控制器件压电频率控制器件有滤波器、谐振器和延迟线等 ,这类器件使用于道倍机、微机、彩电延迟电路等中。
压电陶瓷片 (压电振子 )在外加交变电压作用下 ,会产生一定频率的机械振动。
在一般情况下这种振动的振幅很小 ,但是当所加电压的频率与压电振子的固有机械振动频率相同时会引起共振 ,振幅大大增加。
这时 ,交变电场通过逆压电效应产生应变 ,而应变又通过正压电效应产生电流 ,电能和机.免费能源--压电陶瓷的新用途。
压电陶瓷4000千瓦压电能量回收系统在以色列的高速公路（一公里能发出的电力是400千瓦电能。
)压电陶瓷是我们常见的“免费能源”比如，你身上的打火机。
你家煤气炉子的打火器。
还有压电陶瓷扬声器。
但是有没有人想过：用她来建一座发电厂呢？以色人就想到这点。
并且…建成‟--以汽车驶过。
路基受压。
的压电陶瓷公路。
这种压力是不必付款的免费能源。
只要初期投资。
以后将不必要任何"能源"的再投入。
而且永远免费。
路面下埋藏着…压电陶瓷的高速公路。
1立交桥更是非常棒的发电厂。
原则产生电已经应用于设备被放置在其振动沥青路面。
转换成电力,以色列的工程师希望收获的能量从过往车辆。
他们的精力充沛的数字是看点。
发包人哈伊姆阿布拉莫维奇从理工(以色列海法的理工学院)说该系统能生产400千瓦从1公里长的伸展,在一条四车道的公路系统。
压电陶瓷变压器的应用分析
压电陶瓷变压器的应用分析发表时间：2018-07-18T16:07:11.607Z 来源：《科技中国》2018年1期作者：徐梦瀛[导读] 摘要：与传统电磁变压器相比，压电陶瓷变压器有着显著的优势，体积相对较小、重量相对较轻、不怕受潮、不怕燃烧，其技术开始逐步成熟，在多个领域中得到了应用。
本文针对压电陶瓷变压器的应用进行分析。
摘要：与传统电磁变压器相比，压电陶瓷变压器有着显著的优势，体积相对较小、重量相对较轻、不怕受潮、不怕燃烧，其技术开始逐步成熟，在多个领域中得到了应用。
本文针对压电陶瓷变压器的应用进行分析。
关键词：压电陶瓷变压器；应用；分析所谓的压电陶瓷变压器，就是一种新型的压电换能器件，具有结构简单、尺寸小、可靠性高等的特点。
压电陶瓷变压器在我们的生活当中被应用的十分广泛，比如在电视显像管、雷达显示管、静电除尘等设备上都有压电陶瓷变压器的应用。
压电陶瓷变压器的研究最早始于二十世纪五十年代，当时的压电陶瓷材料还主要是钛酸钡。
因为当时的技术有限，压电陶瓷变压器并未得到很好的发展。
后来，随着社会的发展以及技术的进步，人们对于小型压电变压器的需求数量越来越大。
于是，压电陶瓷变压器又重新得到发展。
压电陶瓷变压器是一种新原理的电子变压器，已然引起了人们的广泛关注。
本文将对压电陶瓷变压器的研究进展做出详细的介绍：一、压电陶瓷变压器的研究进展（一）新型压电陶瓷变压器材料的研究压电陶瓷变压器主要是借助机电能量的二次转变从而实现升压输出的。
为了满足这个要求，就需要使用具有较高机电耦合系数的材料。
使用机电耦合系数较高的材料，能获得较高的升压比，在工作状态下还能够承受较高的振动频率。
但是，没有经过改性的PZT材料是无法满足这一要求的。
所以，就需要对PZT材料进行改造。
在PZT材料中，可以掺杂其他物质，并且让材料中的A位离子取代B位离子。
这样的改造会使得材料本身发生畸变，并且还会使材料的载流子浓度发生变化，但是，正是因为这样的改变，才能使得PZT材料更加符合压电陶瓷变压器材料的要求。
压电陶瓷变压器
Ｒ ｓｎ ｏｅ 型单层 长 条形结 构 ．如 图１ 示 。 所
开始 进 入 实 用 化 。从 ２ 世 纪９ 年 代 末 期 开 始 ，压 ０ ０
地 制 备 出长 条 形单 片压 电 陶瓷 变 压 器 。但 由于 这 种 单片 变压器使 用 的是 压 电性 能较 差 的Ｂ ＴＯ 陶瓷 ａｉ
材 料 ，加 上 工艺 不 完 善 ，升 压 比很 低 ，成 本 又很 高 ，故 当时 没有 引起 人们 的 重视 。后 来 ，随着Ｐ Ｔ Ｚ
系 、三 元 系和 四元 系等 压 电 陶瓷 材料 的 陆续 出现 ，
压
电 陶 瓷 变 压
器
山 东 临 沂 电子 研 究 所 毛 兴 武 （ 稿） 供
本 刊 编 辑 部 张 乃 国 （ 编） 改
压 电陶瓷变压 器是用 铁 电陶瓷材 料经 烧结 、高
陶 瓷 的 正 压 电效 应 工 作 的 ，给 其 加 上 机 械 压 力 ， 在 点 火 棒 两 端 即有 高 压 产 生 。这 两种 器 件 的能 量 转 换 形 式 是 电能 与 机 械 能 之 间 的单 向转 换 ，而 压 电陶 瓷 变 压 器 则 是在 同 一压 电 陶瓷 上 同 时利 用 正
变 压 器 的输 入 端 时 ，只要 交 变 电 压 频率 与压 电 陶
瓷 的 谐 振 频率 一 致 ，就 会 通 过 逆 压 电效 应 使 变 压
压 电 陶瓷 材 料 是 一 种 脆 性材 料 。为 保 障 压 电
陶 瓷 变压 器 的机 械 强 度 ，陶 瓷 片不 能做 得太 长或
太 薄 ，因此 限 制 了升 压 比的 提高 。为 了提高 升 压 比 ，人 们 将 多层 片 式 电容 器 （ Ｃ ）的成 熟 工艺 ＭＬ Ｃ 移植 到压 电 陶瓷 变 压 器 的制 备 中 ．于 是 在２ 世 纪 ０ ９ 年代 末 ，多 层 独 石 型 和 片 式压 电 陶瓷 变 压 器陆 ０
知识窗▏压电陶瓷的分类、应用及其发展
知识窗▏压电陶瓷的分类、应用及其发展压电陶瓷是指把氧化物混合(氧化锆、氧化铅、氧化钛等)高温烧结、固相反应后而成的多晶体，并通过直流高压极化处理使其具有压电效应的铁电陶瓷的统称，是一种能将机械能和电能互相转换的功能陶瓷材料。
由于具有较好的力学性能和稳定的压电性能，压电陶瓷作为一种重要的力、热、电、光敏感功能材料，已经在传感器、超声换能器、微位移器和其它电子元器件等方面得到了广泛的应用。
随着材料工艺的不断研究和改良，以及电子、信息、航空航天等高科技领域日新月异的发展，作为含高智能新型材料的压电陶瓷的生产技术和应用开发是人们关注的热门课题。
压电陶瓷是一类具有压电特性的电子陶瓷材料，与典型的不包含铁电成分的压电石英晶体的主要区别是：构成其主要成分的晶相都是具有铁电性的晶粒。
由于陶瓷是晶粒随机取向的多晶聚集体，因此其中各个铁电晶粒的自发极化矢量也是混乱取向的。
为了使陶瓷能表现出宏观的压电特性，就必须在压电陶瓷烧成并于端面被复电极之后，将其置于强直流电场下进行极化处理，以使原来混乱取向的各自发极化矢量沿电场方向择优取向经过极化处理后的压电陶瓷，在电场取消之后，会保留一定的宏观剩余极化强度，从而使陶瓷具有了一定的压电性质。
压电陶瓷的发展史1880年，居里兄弟首先发现电气石的压电效应，从此开始了压电学的历史。
1881年，居里兄弟实验验证了逆压电效应，给出石英相同的正逆压电常数。
1894年，Voigt指出，仅无对称中心的二十种点群的晶体才有可能具有压电效应，石英是压电晶体的一种代表，它被取得应用。
第一次世界大战，居里的继承人郎之万，最先利用石英的压电效应，制成了水下超声探测器，用于探测潜水艇，从而揭开了压电应用史篇章。
压电材料及其应用取得划时代的进展应归咎于第二次世界大战中发现了BaTiO3陶瓷，1947年，美国Roberts在BaTiO3陶瓷上，施加高压进行极化处理，获得了压电陶瓷的电压性，随后，日本积极开展利用BaTiO3压电陶瓷制作超声换能器、高频换能器、压力传感器、滤波器、谐振器等各种压电器件的应用研究，这种研究一直进行到50年代中期。
多层压电陶瓷变压器及其应用技术
多层压电陶瓷变压器及其应用技术关键词：压电变压器陶瓷长度谐振工艺电极单层机械能摘要：压电陶瓷变压器是一种新型的压电换能器件，它在结构与特性上和传统的线绕铁芯电磁变压器有很大的区别，本文对压电陶瓷变压器（多层）的发展历史、主要制造工艺、工作原理及应用技术作简要的讨论。
1引言压电陶瓷变压器最早于1956年由美国人C.A.Rosen提出，他根据压电理论及压电方程对压电变压器的基本工作原理进行了阐述，并制成单层压电陶瓷变压器；之后数年，人们对压电变压器理论及其应用进行了广泛的研究，得到一些实际应用，但因特性欠佳，制造工艺不完善，成本较高等，未获得广泛的应用。
因此，20世纪60年代到70年代初可以看成压电变压器发展的初级阶段，仅限于单层压电陶瓷变压器。
1980年，中国科学家首先提出采用多层技术制造压电陶瓷变压器，并且制作出第一支多层压电陶瓷变压器，可简称MPT（MultilayerPiezoelectricTransformer）。
由于多层压电变压器具有独特的优点，更适合实际应用，因而引起各国科研人员的广泛关注。
随着电子陶瓷元器件制造技术的发展，尤其是多层陶瓷器件工艺技术的出现和日趋成熟，进入20世纪90年代，电子产品要求小型化、薄型化、高效化，多层压电变压器用于液晶显示器背光电源刚好满足了这些要求，并克服了传统电磁变压器的一些缺点，因此，以日本NEC，TDK，村田，日立金属等公司为代表的电子元器件厂家在该领域开展了大量研究，20世纪90年代末将压电变压器大量用于液晶显示器背光电源，标志着压电变压器制造技术及产业化已经成熟。
从20世纪80年代到90年代单层压电变压器技术进一步成熟，在一些小型高压电源中得到实际应用，如负离子发生器、臭氧发生器、静电喷涂等。
在我国，以清华大学材料系为代表的科研院所在20世纪70年代开始压电变压器的研究与开发，在压电变压器材料、结构、理论及制造工艺上取得一定的成果。
清华大学材料系作为在国际上最早从事多层压电变压器研究开发的机构，积极推动了我国多层压电陶瓷变压器的产业化进程。
压电晶体与压电陶瓷的结构、性能与应用
压电晶体与压电陶瓷的结构、性能与应用摘要：压电晶体与压电陶瓷作为典型的功能材料，具有能实现机械能与电能之间互相转换的工作特性，在电子材料领域占据相当大的比重。
本文从压电效应入手，阐述了压电晶体与压电陶瓷的结构原理以及性能特点。
针对压电晶体与压电陶瓷在生产实践中的应用情况，综述了其近年来的研究进展，并系统介绍了其在各个领域的应用情况和发展趋势。
关键词：压电晶体压电陶瓷压电效应结构性能应用发展引言1880年皮埃尔•居里和雅克•居里兄弟在研究热电现象和晶体对称性的时候，在α石英晶体上最先发现了压电效应。
1881年，居里兄弟用实验证实了压电晶体在外加电场作用下会发生形变。
1894年，德国物理学家沃德马•沃伊特，推论出只有无对称中心的20中点群的晶体才可能具有压电效应。
[1]石英是压电晶体的代表，利用石英的压电效应可以制成振荡器和滤波器等频率控制元件。
在第一次世界大战中，居里的继承人朗之万，为了探测德国的潜水艇，用石英制成了水下超声探测器，从而揭开了压电应用史的光辉篇章。
除了石英晶体外，酒石酸钾钠、BaTiO3陶瓷也付诸应用。
1947年美国的罗伯特在BaTiO3陶瓷上加高压进行极化处理，获得了压电陶瓷的压电性。
随后，美国和日本都积极开展应用BaTiO3压电陶瓷制作超声换能器、音频换能器、压力传感器等计测器件以及滤波器和谐振器等压电器件的研究，这种广泛的应用研究进行到上世纪50年代中期。
1955年美国的B.贾菲等人发现了比BaTiO3的压电性优越的PbZrO3-PbTiO3二元系压电陶瓷，即PZT压电陶瓷，大大加快了应用压电陶瓷的速度，使压电的应用出现了一个崭新的局面。
BaTiO3时代难以实用化的一些应用，特别是压电陶瓷滤波器和谐振器以及机械滤波器等，随着PZT压电陶瓷的出现而迅速地实用化了。
采用压电材料的SAW滤波器、延迟线和振荡器等SAW器件，上世纪70年代末也已实用化。
上世纪70年代初引起人们注意的有机聚合物压电材料（PVDF），现在也已基本成熟，并已达到了生产规模。
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压电陶瓷变压器的工作模式和结构研究进展作者：吴静来源：《教育教学论坛》2017年第48期摘要：本文概述了压电陶瓷变压器的各种振动模式。
着重介绍了每种振动模式压电变压器的基本结构和新结构的研究进展，并对压电陶瓷变压器未来的发展方向作了展望。
关键词：压电陶瓷变压器；振动模式；结构；研究进展中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）48-0060-04压电陶瓷变压器是利用压电陶瓷材料的压电效应来实现机电能量转换的第三代固体电子变压器。
结构上基本是由相互耦合的两个机械部分以及相互绝缘的输入和输出电路部分的两个压电陶瓷换能器组成。
传统的铁芯线绕式电磁变压器是通过电磁效应实现初级与次级之间的耦合，所以相比传统的电磁变压器，压电陶瓷变压器具有体积小、重量轻、使用时不怕击穿、变压器本身不怕燃烧、耐高温，转换效率高、抗电磁干扰等优点，而且结构简单，能批量生产，可以与其他器件集成实现设备的小型化。
已被应用在警用电击器高压电源、液晶显示背景光源、静电复印机高压电源、负离子发生器、小功率激光管电源等场合以及AC-DC转换器、DC-DC转换器等领域。
按照不同的特征可以对压电陶瓷变压器进行分类，一般根据压电陶瓷变压器工作时的机械振动模式分为长度伸缩振动型压电陶瓷变压器、厚度伸缩振动型压电陶瓷变压器、径向振动型压电陶瓷变压器、剪切振动型压电陶瓷变压器、弯曲振动型压电陶瓷变压器以及上述几种振动模式组合而成的复合振动模式压电陶瓷变压器[1]。
多年来，研究工作者基于这些工作模式设计研发出多种结构。
本文综述了这几种振动模式压电变压器的基本结构及其新结构的研究进展。
一、长度伸缩振动型压电陶瓷变压器长度伸缩振动型压电陶瓷变压器（又称为Rosen型压电陶瓷变压器）的典型结构几何示意图如图1所示。
整个陶瓷片分成输入和输出部分，输入部分上下面被覆金属电极，按照厚度方向极化；输出部分端面被覆金属电极，按照长度方向极化。
Rosen型压电陶瓷变压器的输入端是驱动部分，输出端是发电部分。
当输入端加上交变电压时，驱动部分的压电陶瓷片由于逆压电效应而产生沿长度方向伸缩振动，将输入的电能转化成机械能；当激励电压的频率接近振子共振频率时，位移振幅最大，驱动部分的振动将传输到发电部分，在发电部分由于正压电效应把机械能转化成电能而输出电压。
因为发电部分陶瓷片长度远远大于驱动部分陶瓷片的厚度，根据阻抗和尺寸的关系可以得到输出阻抗远远大于输入阻抗，所以输出电压远远大于输入电压。
输出交变电压的大小取决于压电变压器各部分的几何尺寸、振动模式以及变压器的材料特性[2]。
台湾专家基于上述Rosen型压电陶瓷变压器基本结构，设计了改进的几种长度伸缩振动模式有得变压器，并从理论上计算和模拟了各种结构的性能[3]。
压电陶瓷变压器工作在谐振状态下，根据传统的Rosen型压电陶瓷变压器在半波谐振态时的质点位移和应力分布可以知道该类型变压器的输出电极正好位于其振动的位移波幅处，显然对变压器的振动和频率特性影响很大。
研究工作者针对图1所示Rosen型压电陶瓷变压器中输出电极影响变压器特性的问题，提出全波谐振模式，并且用夹子（内衬橡胶皮）夹持在波幅处，输出端用磷铜丝绕成弹簧状，这样无疑增加了器件制作的难度，为此，日立公司等设计三阶振动模式的Rosen型变压器[2]。
单层压电陶瓷变压器的功率很小，日本专家采用开发出大功率压电陶瓷材料设计了一种大功率多层压电陶瓷变压器，实现了压电陶瓷变压器的小型化及高功率输出[2]。
韩国专家在基础上开发出多层到单层的三阶Rosen型压电陶瓷变压器[4]。
为了得到高电压增益和高效率，出现了楔形和环状Rosen型压电陶瓷变压器[5，6]。
二、厚度伸缩振动模式压电陶瓷变压器由Rosen型压电陶瓷变压器的结构可知该类型变压器的输入阻抗比较高，工作频率比较低，不适合于作为功率转换电源变压器。
为了克服这个缺点，设计出如图2所示的新型叠层压电陶瓷变压器。
该类型变压器是以厚度扩张振动模式工作。
因为压电陶瓷的极化方向和工作时的振动方向是沿着其厚度方向，所以该压电陶瓷变压器的输入和输出部分都是纵向振动模式。
目前该结构的压电陶瓷变压器成功应用于包括整流器及适配器等领域[2]。
在上述典型结构基础上，利用压电陶瓷的厚度伸缩振动模式，Zaitsu T等人设计出一种典型的长度方向叠层的变压器，已经用于电脑笔记本的AC适配器中。
但在制备工艺上有难度[7]。
是为了抑制弯曲振动引起的寄生振荡。
Yamamoto M等人设计出一种方形厚度扩张振动的变压器，该变压器结构紧凑，但散热面积不大[8]。
由于PbTiO3（PT）材料压电性能各向异性大，能很好地抑制寄生振荡，厚度伸缩振动模式压电陶瓷变压器多采用改性PT材料。
Sanchez A M等人却采用Pb（Ti，Zr）O3（PZT）材料，设计成圆形且中间穿孔的结构，不仅很好地抑制了寄生振荡，而且利用了PZT相对PT更为优异的压电性能，突破了以前叠层厚度振动多采用性能不佳的PbTiO3材料的传统[9]。
三、径向伸缩振动模式压电陶瓷变压器径向振动模式压电陶瓷变压器的典型结构几何示意图如图3所示。
由两片厚度方向交替极化的压电陶瓷圆片组成，径向模式压电陶瓷变压器的振动方向与厚度模式压电变压器不同，振动方向沿着圆片的半径方向。
同上述长度和厚度方向伸缩振动工作模式变压器的电压变换进行比较可知该类型变压器电压变换范围介于它们之间。
径向振动压电陶瓷变压器的应用范围包括整流器、适配器以及变流器等[2]。
近十几年，研究者又设计出径向多层压电陶瓷变压器[10]，其具有共振频率低、效率高、输出功能大等特点。
而且它的共振频率更纯不像其他类型的压电变压器受各方向机械振动尺寸的不均匀影响而有杂波，有望在低频或工频领域获得广泛应用。
但是径向振动型压电变压器的电压变比不及Rosen型因此较难以应用到高压领域。
Park J H等人设计出叠层结构的径向型盘式变压器，其输入部分是一个单层压电陶瓷片，而输出部分由叠在一起的多层压电陶瓷片组成，主要用于降压变压器或者变流器[11]。
K.Sakurai等人设计出板杆连接径向振动模式压电陶瓷变压器[12]，该结构变压器一次径向振动模式具有相对高的机电耦合系数，很容易得到低的输入阻抗。
由于两个盘是在平行方向上去驱动的，利于有效减少输入阻抗。
Li H L等人[13]设计出高阶环形径向扩展振动模式变压器，相对于传统压电陶瓷变压器，该环形变压器采用单一极化过程和合适的电极模式，把其中的一个电极分成同心圆形区域。
工作模式是三阶扩展振动模式，该变压器的最高效率为92.3%，功率密度为14.3W/cm3。
Guo，M S等人[14]设计出多输出圆盘径向振动模式压电陶瓷变压器，该变压器的结构比较简单和稳定。
输入和输出被绝缘部分隔离开。
输入和输出都是沿厚度方向极化，可以在极化过程中减少内部裂纹。
四、剪切振动模式压电陶瓷变压器Jinlong Du等人[15]报道一种厚度剪切振动模式压电陶瓷变压器，该压电变压器是用具有高K15机械品质因数的PZT材料制成。
沿宽度方向极化。
输入和输出部分的电极在陶瓷的上下表面，之间有很窄的隔离带。
其振动模式和支撑方式分别见图4。
该变压器当温度低于20℃时，效率达到90%。
五、弯曲振动模式压电陶瓷变压器弯曲振动模式压电陶瓷变压器典型结构是条形弯曲振动压电变压器，如图5所示[16]，其结构是输入部分为长条伸缩振动的两个沿厚度交替极化的压电振子，用导电胶粘合起来，使两片的极化强度的方向和激励电场的方向相反。
这样当一片产生伸长形变时，另一片则产生缩短形变，因为两片式紧密粘合的，所以叠片就做纵向弯曲振动。
输出部分也是由两片压电片构成的，各自与输入部分相连。
这样，当输入部分在电压的激励下振动时，输出部分也随之产生振动，进而产生输出电压。
条形弯曲振动压电变压器是一种低频升压变压器，可用于电光源及信号源中。
黄以华等人还报道了圆盘弯曲振动模式压电陶瓷变压器这种变压器直径不到10mm，体积小、重量轻，可用于微型DC/DC或AC/DC转换器中[17]。
在此基础上，Koc，B等人设计出双层弯曲振动模式压电陶瓷变压器[18]，文献[1]报道了一种螺旋式弯曲振动模式压电陶瓷变压器[1]，这些结构的变压器各有优缺点，实用于不同的应用领域。
六、复合振动模式压电陶瓷变压器目前的压电陶瓷变压器基本上是以PZT为基的材料，每一种振动工作模式都有各自的有点，也都存在一些实用化的缺陷，近几年，研究工作者不断开发出复合振动模式变压器。
Burthanettin KOC等人[19]设计出如图所示圆形的压电变压器（图6），其输入端为新月形电极，输出端的极化方向为放射状，这种结构就充分利用平面和剪切耦合模式而不是横向耦合模式。
他们通过有限元软件对变压器的工作特性进行分析，进一步优化了电极的形状和极化方向的布置。
制成的实际器件的性能要优于同等材料制成的长度方向伸缩振动压电陶瓷变压器。
从压电变压器的振动模式和结构研究状况来看，国内外的学者做了大量的工作，以期能够解决压电变压器应用在各种场合的需求。
目前对压电变压器的研究主要集中在材料、几何结构以及匹配电路等方面。
本文总结的各种振动模式压电陶瓷变压器，属于体型压电变压器，面对电子器件日益高集成化和高效率化的发展趋势，体型变压器尚有很大发展空间。
因为压电薄膜不仅具有比片状压电材料更高的机电耦合系数和机械品质因素，而且压电薄膜具有更大的振动面积、更低的极化损耗和更为灵活的阻抗调节功能。
所以可以预见在未来的压电变压器的研究和开发中，压电陶瓷变压器将由块状体型向薄膜化，由分立向集成化的方向发展。
参考文献：[1]王瑞华.电子变压器设计手册[M].科学出版社，1993.[2]林树玉.压电陶瓷变压器及其应用现状[J].陕西师范大学学报（自然科学版），2008，36（2）：26-31.[3]Shine-Tzong Ho. Design of the Longitudinal Mode Piezoelectric Transformer. Power Electronics and Drive Systems， 2007. 7th International Conference on： 1639-1644.[4]Hoonbum S，Hyungkeun A，Deuk-Young H. Modelingand analysis of multilayer piezoelectric transformer Materials Chemistry and Physics，2005，92：616-620.[5]Jou Jwo-Ming； A Study on the Wedge-Shaped Piezoelectric Transformer（WSPT）.Ultrasonics Symposium， 2007. IEEE ： 2562-2565.[6]Jiashi Yang， Piezoelectric Transformer Structural Modeling-A Review[J]. IEEE transactions on ultrasonics， ferroelectrics， and frequency control，2007，54（6）：1154-1170.[7]Zaitsu T，Fuda Y， Okabe Y， et al. New piezoelectric transformer converter for AC-adapter.Applied Power Electronics Conference and Exposition， 1997APEC Conference Proceedings[C].1997；2：568.[8]Yamamoto M， Sasaki Y， Inoue T， et al. Peizoelectric transformer for 30 W output AC-DC converters. Applications o f Ferroelectrics， 2002 ISAF 2002.Proceedings of the 13th IEEE International Symposium on[C].28 May-1 June 2002： 347.[9]Sanchez A M，Sanz M， Prieto R， et al. Mixed analytical and numerical design method for piezoelectric transformers[A].Power Electronics Specialist， 2003 PESC 03. IEEE 34th Annual Conference on[C].2003； 2： 841.[10]金光浪，潘玉安，范跃农，等.径向多层压电陶瓷变压器的性能分析[J].中国陶瓷，2004，40（6）：41-43.[11]孙艳霞，白凤仙，董维杰.盘式压电变压器与Rosen型的特性比较[J].大连交通大学学报，2010，31（2）：71-74.[12]K.Sakurai，S.Shindou，K.Ohnishi，et a1.Piezoelectric ceramic transformer using radial vibration mode disks.in Proc.IEEE Int.Ultrasonics Symp.，1998：939-944.[13]Hing Leung Li； Finite element analysis on piezoelectric ring transformer Ultrasonics Symposium， 2002： 1177-1180.[14]Guo， Mingsen. A study on the disk-shaped piezoelectric transformer with multiple outputs.Review of Scientific Instruments 2007，Page（s）：125103 -125103-7.[15]Jinlong Du，Junhui Hu，King Jet Tseng， High-power， multioutput piezoelectric transformers operating at the thickness-shear vibration mode[J].Ultrasonics， Ferroelectrics and Frequency Control， IEEE Transactions on 2004 ： 502-509.[16] 陈超，黄以华.条形弯曲振动压电变压器电路模型及特性研究[J].电子学报，2003，8：1190-1192.[17] 黄以华，施俊，周康源.圆盘形弯曲振动压电变压器等效电路及特性研究[J].电子学报，2003，11：1664-1666.[18] Nga Yan Wong， Yu Zhang， Helen Lai Wah Chan， Chung Loong Choy. A bilayer piezoelectric transformer operating in a bending vibration mode. Materials Science and Engineering B99 （2003） 164-167.[19] Koc， B. A circular piezoelectric transformer with crescent shape input electrode[J]. Ultrasonics Symposium， 1999： 931-934.。