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圧電セラミックアクチュエータは、圧電セラミックの逆圧電効果を利用して、圧電セラミックの適切な方向に電界を印加し、対応する変位と力を生成するデバイスです。分極した圧電セラミックスに電圧を印加すると、分極方向に伸び（縦効果）、垂直分極方向に短くなります（横効果）。圧電セラミックアクチュエータには、圧電縦効果を利用した積層型と圧電横効果を利用したダブルダイヤフラム湾曲型があります。
圧電アクチュエータは変位制御および動力源となるデバイスであるため、小さな電界で大きなひずみや応力を発生できる材料、電気エネルギーを機械エネルギーに変換する効率が高い材料が最も重要です。 ピエゾラウンドディスクトランスデューサー。大きな定数 d を持つ柔らかい材料、たとえば電界の増加 (約 1 MV/m) は、大きな歪み (Δl/l 約 10 -2 ) と応力 (約 9.8 MPa) を生成します。一方で、応答変数は大きく、絶縁耐力や機械的強度に対する要求も高くなります。現在、圧電セラミックアクチュエータに使用されている材料は主にチタン酸ジルコン酸鉛（PZT）をベースとした圧電セラミック材料です。
3.1 積層圧電セラミックドライバー
圧電セラミックスドライバーは上記のような優れた性能を持っていますが、駆動電圧が1kV以上と高いため、制御ループの設定が困難です。複数の層を平行に積層すると、内部電極間の距離を10μm程度まで短くすることができる。駆動電圧を100V以下に下げることが可能です。圧電縦効果による変形は、圧電セラミックスでは0.3μm程度の変形があり、多層積層体では数十μmの変形が可能です。
3.2ダブルダイヤフラム型圧電セラミックドライバー
積層型は応答特性と発生力に優れ、 PZT材料のピエゾセラミックディスクは 変位量が小さいという欠点があります。したがって、数百μmの変位を得るためには、二重ダイヤフラム屈曲タイプを使用する必要があります。ダブルダイヤフラムベンディングタイプは2枚の圧電セラミックスを圧着させたものです。一方の部分が伸びると、もう一方の部分は短くなり、変形は印加される電界に比例します。ダブルダイヤフラムベンディングタイプはシリーズとパラレルの2種類に分かれます。 2 つの主な機能を比較します。表より、平行圧電ダブルダイヤフラム屈曲型の方が、同じ電圧に対する変位量が大きいことが分かります。
3.3 圧電セラミックドライバーの性能優位性
1) 厚膜ラミネート技術を使用し、固体 圧電円盤結晶が得られます。 バインダーを使用せずに一体焼結した
2) ICプロセスと絶縁技術の導入により、内部電極が部品断面と一致し、応力分布が均一になり、損傷限界が向上します。
3) 圧電セラミック層を薄くし、電極ピッチを10μm程度まで狭めることができ、低電圧駆動が可能です。
4）HIP技術（静水圧ホットプレス焼結技術）の導入により高密度化が可能となり、通常の焼結体に比べて機械的強度が約30％向上します。
5) 電圧駆動のため、電磁ノイズがありません。
6) 変位の経時変化、ドリフトが小さく、温度安定性が良い) 圧電セラミックドライバー用途としては量産可能で低コスト
4.1 機械的用途
積層圧電アクチュエータと変位拡大機構を組み合わせたインパクトドットマトリクスプリンタ用の実用的なプリントヘッドが得られた。このプリンタヘッドは、電源電圧９０Ｖ、変位倍率約３０倍、端子変位約６００μｍである。 100ワード/秒以上の高速印刷性能を実現し、低消費電力、低発熱を実現しており、また、半導体製造や超精密加工用の超精密位置決め装置にも使用されています。変位はほとんどがサブミクロンの範囲にあります。ヒステリシスと直線性を考慮すると、閉ループ制御には注意が必要です。
4.2 電力分野への応用
圧電ファン、圧電バルブ、圧電ポンプ、超音波モーターなどのパワーユニットへの用途は、主に圧電アクチュエーターの低消費電力と精密制御によるものです。これらの素子の変位量は数百μmが必要であり、ダブルダイヤフラム屈曲型が多く用いられ、流量制御に使用される圧電バルブも実用に近い。
4.3 光学用途
現在、圧電セラミックアクチュエータは、レーザミラーの微小位置決定、光ファイバドッキングカプラ、ファイバ偏波コントローラなど、光通信システムなどの新分野への応用が広く行われている。
4.4 センサーへの応用
積層型圧電アクチュエーターは、一般的な圧力センサーに比べ、小さな圧力で大きな出力電圧が得られるため、高感度の圧力センサーや加速度センサーとして使用できます。
