压电式微机械超声换能器（PMUT）可替代传统超声换能器 下游应用范围广泛

　　压电式微机械超声换能器（PMUT），是一种基于正逆压电效应与微机械（MEMS）技术制造而成的发射、接收超声波以实现检测的装置。

 

　　PMUT主要由顶部及底部电极、压电薄膜、基底等组成，基于压电材料的正压电效应和逆压电效应，通过压电薄膜振动来实现超声波发射与接收。PMUT的工作原理是，施加电场，基于逆压电效应，由压电材料制成的压电薄膜产生振动，产生超声波；压电薄膜接收超声波，受声压力作用产生电荷，通过测量电荷情况实现检测。

 

　　按照工作原理来划分，超声换能器可以分为传统的压电陶瓷超声换能器（PUT）、新型的电容式微机械超声换能器（CMUT）与压电式微机械超声换能器（PMUT）三大类。传统超声换能器采用块状压电陶瓷，体积大、功耗高，与空气、水的声耦合性较差，难以加工为阵列，在下游市场对超声换能器性能要求不断提高背景下，发展受到限制。

 

　　根据新思界产业研究中心发布的《2024-2029年中国压电式微机械超声换能器（PMUT）行业市场深度调研及发展前景预测报告》显示，PMUT的特点包括：声阻抗低，灵敏度高；与空气、水的声耦合性好，环境适应性强，可用于空气中、水中以及强光、雾霾天气中；可形成阵列、集成度高，且尺寸小、功耗低；与CMOS兼容，可与电子器件进行集成；成本低等。随着压电材料与MEMS技术日益成熟，PMUT发展速度加快，在较多应用领域可以取代传统压电陶瓷超声换能器。

 

　　从压电材料来看，PMUT可以采用的材料主要有氮化铝（AlN）、锆钛酸铅（PZT）、氧化锌（ZnO）、聚偏氟乙烯（PVDF）等。其中，氮化铝、锆钛酸铅研究与应用较多。对比来看，氮化铝压电系数低，但压电系数与介电常数比值优秀；锆钛酸铅压电系数高，但介电常数较低，导致灵敏度较低。

 

　　PMUT可以应用在指纹识别、飞行时间测距、医学成像等技术领域，广泛应用于消费电子、智能家居、智能汽车、无人机、医疗设备、工业机器人等行业。例如在智能汽车方面，PMUT凭借灵敏度高、环境适应性强、尺寸小、成本低等优点，可用作倒车雷达来进行距离检测，可以满足全车无盲区监测需求，满足智能驾驶安全要求。

 

　　新思界行业分析人士表示，在我国，PMUT相关研究机构主要有浙江大学、清华大学、武汉大学、中国科学院等，相关研究成果不断增多。此外，华为技术有限公司于2022年8月申请了一项名为“一种超声换能组件和超声换能阵列”的知识产权，采用的是PMUT技术。

 

关键字： 超声换能器 PMUT