Cerâmicas piezoelétricas são materiais policristalinos formados por sinterização em alta temperatura e reação de óxidos em estado sólido, e exibem propriedades piezoelétricas únicas após polarização em alta tensão CC. Este material pode alcançar conversão bidirecional de energia mecânica e energia elétrica. O efeito piezoelétrico inclui dois aspectos: efeito piezoelétrico positivo - aplicação de pressão física para gerar cargas no interior do material, convertendo energia mecânica em energia elétrica; Efeito piezoelétrico reverso - aplicação de um campo elétrico para deformar materiais e converter energia elétrica em energia mecânica. Estas características tornam as cerâmicas piezoelétricas particularmente adequadas para uso como componentes emissores de som.
O efeito piezoelétrico pode gerar cargas quando a pressão física é aplicada ou converter a energia elétrica aplicada em energia mecânica. (Fonte da imagem: BeStar Technologies, Inc.)
Nos fones de ouvido, os drivers cerâmicos piezoelétricos usam voltagem alternada para vibrar a camada de substrato metálico anexada para gerar som. Este método possui alta eficiência de conversão de energia e velocidade de resposta extremamente rápida. A dureza da cerâmica piezoelétrica é extremamente alta, perdendo apenas para o diamante. Quando usado como material de diafragma, esta característica permite restaurar tons delicados e suaves das cordas, proporcionando excelente resistência auditiva.
Vantagens inovadoras do driver dinâmico + fones de ouvido de cerâmica piezoelétricos
A aplicação inovadora de unidades cerâmicas piezoelétricas em fones de ouvido compensa efetivamente as deficiências dos drivers de bobina dinâmica tradicionais na resposta de alta frequência. A BeStar Technologies desenvolveu uma série de cerâmicas piezoelétricas multicamadas projetadas especificamente para unidades de compensação de alta frequência em fones de ouvido. As características desta série são tamanho pequeno, estrutura simples e baixa tensão de acionamento.
Em comparação com os drivers de bobina dinâmica tradicionais, as unidades cerâmicas piezoelétricas apresentam vantagens significativas no desempenho de alta frequência. Embora os fones de ouvido TWS típicos normalmente afirmem uma faixa de frequência de 20 Hz a 20 kHz, os drivers de bobina dinâmica normalmente apresentam atenuação significativa em torno de 10 kHz. Em contraste, as unidades cerâmicas piezoelétricas podem manter apenas uma atenuação de 15dB a 30kHz e uma atenuação de 30dB a 40kHz. Este desempenho excede o dos drives de armadura balanceada. Além disso, em comparação com drivers de armadura balanceada, a combinação de bobinas dinâmicas e drivers cerâmicos piezoelétricos não requer redes complexas de divisão de frequência, reduzindo assim a perda de sinal de áudio durante o processo de conversão e tornando as transições sonoras mais naturais. Este método também ajuda a reduzir tamanho e economizar custos.
Produtos práticos como o HONOR Earbuds 3 Pro demonstraram a viabilidade desse esquema de combinação por meio de um design de acionamento duplo coaxial que combina unidades de bobina dinâmica com unidades cerâmicas de alta frequência.