在智能手機(jī)、平板電腦、真無線耳機(jī)等消費(fèi)電子設(shè)備追求極致輕薄與多功能化的進(jìn)程中，有一個(gè)組件對(duì)用戶體驗(yàn)至關(guān)重要——音頻系統(tǒng)。無論是揚(yáng)聲器發(fā)出聲音，還是麥克風(fēng)收錄聲音，其性能的飛躍都離不開一種關(guān)鍵材料：壓電陶瓷。它正以一種更節(jié)能、更緊湊、更集成化的方式，重塑著我們與設(shè)備交互的聲學(xué)體驗(yàn)。

一、傳統(tǒng)動(dòng)圈技術(shù)的局限與壓電陶瓷的破局

傳統(tǒng)的電聲轉(zhuǎn)換（揚(yáng)聲器與麥克風(fēng)）主要基于 電磁原理 （動(dòng)圈）：

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揚(yáng)聲器 ：電流通過音圈在磁場(chǎng)中受力，帶動(dòng)振膜振動(dòng)發(fā)聲。

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麥克風(fēng) ：聲壓使振膜振動(dòng)，帶動(dòng)音圈在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生電流。
這種技術(shù)成熟可靠，但也存在固有缺點(diǎn)：需要磁鐵和線圈，結(jié)構(gòu)較厚、耗電較多，且在極小尺寸下效率和音質(zhì)難以兼顧。

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壓電陶瓷提供了另一種基于壓電效應(yīng)的解決方案：

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壓電揚(yáng)聲器（蜂鳴器 /耳機(jī)）**** ：將音頻電信號(hào)施加于壓電陶瓷片，利用其逆壓電效應(yīng)產(chǎn)生彎曲振動(dòng)，直接驅(qū)動(dòng)振膜或自身作為振膜發(fā)聲。優(yōu)點(diǎn)是 超薄、無磁、低功耗、高可靠性 。特別適合對(duì)厚度有苛刻要求的設(shè)備（如超薄電視、智能手機(jī)屏幕發(fā)聲技術(shù)）以及作為高頻單元。

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壓電麥克風(fēng)（MEMS） ：雖然主流MEMS麥克風(fēng)是電容式，但壓電MEMS麥克風(fēng)利用聲壓使微型的壓電懸臂梁變形產(chǎn)生電荷。其優(yōu)點(diǎn)是 無需偏置電壓、抗電磁干擾能力強(qiáng)、可耐受高溫回流焊 ，在某些特定應(yīng)用中有其優(yōu)勢(shì)。

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二、觸覺反饋：超越聽覺的感官體驗(yàn)

壓電陶瓷在消費(fèi)電子中的另一項(xiàng)革命性應(yīng)用是 HD Haptics（高清晰度觸覺反饋） 。

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工作原理 ：將一小片壓電陶瓷致動(dòng)器集成在設(shè)備內(nèi)部（如手機(jī)中框或觸摸板下方）。通過驅(qū)動(dòng)它產(chǎn)生特定頻率和波形的微小振動(dòng)，可以模擬出豐富、細(xì)膩的觸感。

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體驗(yàn)升級(jí) ：與傳統(tǒng)偏心轉(zhuǎn)子馬達(dá)（ERM）和線性諧振馬達(dá)（LRM）相比，壓電陶瓷致動(dòng)器 響應(yīng)速度快一個(gè)數(shù)量級(jí)（可達(dá)毫秒級(jí)）、振動(dòng)方向更精準(zhǔn)、可產(chǎn)生更豐富多樣的波形 。這使得它可以模擬出機(jī)械按鈕的“咔噠”感、游戲中的后坐力、滾動(dòng)滾輪的“棘輪”感等逼真效果，極大地增強(qiáng)了人機(jī)交互的沉浸感和直覺性。從iPhone的Taptic Engine到高端游戲手柄，其背后都有壓電陶瓷的身影。

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三、超聲波 sensing：無接觸的交互革命****

壓電陶瓷還能生成和接收人耳聽不見的超聲波，開辟了全新的交互維度：

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超聲波指紋識(shí)別 ：屏幕下指紋識(shí)別技術(shù)之一。由壓電傳感器發(fā)射超聲波穿透屏幕玻璃，掃描指紋的脊和谷對(duì)聲波反射的差異，構(gòu)建出3D指紋圖像。相比光學(xué)方案， 安全性更高（活體檢測(cè)）、抗油污水漬能力強(qiáng) 。

手勢(shì)識(shí)別 ：設(shè)備發(fā)射超聲波脈沖，通過壓電麥克風(fēng)陣列接收回波，分析手部運(yùn)動(dòng)造成的聲波變化，實(shí)現(xiàn)隔空手勢(shì)操作。

距離與存在感知 ：用于檢測(cè)手機(jī)是否被拿到耳邊接聽，或平板電腦是否被放在桌上，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)亮屏或熄屏。

四、為何消費(fèi)電子青睞壓電陶瓷？

總結(jié)而言，壓電方案的核心優(yōu)勢(shì)完美契合了消費(fèi)電子的需求：

小型化與輕薄化 ：壓電元件本身可以做得非常薄且結(jié)構(gòu)緊湊。

低功耗 ：對(duì)于便攜設(shè)備至關(guān)重要。

多功能集成 ：一種材料可實(shí)現(xiàn)聲、觸、感等多種功能。

高可靠性 ：無復(fù)雜活動(dòng)部件，壽命長(zhǎng)，抗沖擊。

結(jié)論

從讓我們聽到清晰聲音的揚(yáng)聲器，到收錄我們聲音的麥克風(fēng)，再到讓我們“感覺”到操作的觸覺反饋，甚至到保護(hù)我們隱私的指紋識(shí)別，壓電陶瓷技術(shù)已經(jīng)深度滲透到消費(fèi)電子設(shè)備的方方面面。它不再是冰冷的工業(yè)材料，而是提升用戶體驗(yàn)、實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新交互的的關(guān)鍵使能技術(shù)。隨著可穿戴設(shè)備、AR/VR等新興領(lǐng)域的爆發(fā)，對(duì)更小巧、更節(jié)能、更集成的聲學(xué)和觸覺方案的需求將愈發(fā)強(qiáng)烈，壓電陶瓷必將在其中扮演更加核心的角色。選擇壓電陶瓷，就是為您的下一代消費(fèi)電子產(chǎn)品注入更清晰、更敏銳、更真實(shí)的感官體驗(yàn)。

審核編輯 黃宇