CN117156948A - 压电换能器、声学输出设备以及传声设备 - Google Patents

Abstract

本说明书涉及一种压电换能器，包括：压电层以及电极，所述电极覆盖在所述压电层的至少一个表面上，且所述电极上或所述压电层上包含多个向所述电极或所述压电层的厚度方向上凹陷的内凹结构。

Description

压电换能器、声学输出设备以及传声设备

技术领域

本说明书涉及压电技术领域，特别涉及压电换能器、声学输出设备以及传声设备。

背景技术

目前的MEMS器件(例如，加速度计、扬声器、麦克风、能量采集器等)或者宏观器件中通常会用到压电换能器，利用压电换能器的压电效应或逆压电效应来获得较高的电信号输出或机械物理量输出。利用压电器件来获得较高的电信号输出或机械物理量输出的方法通常是从材料设计的角度出发，例如，选择具有较高压电系数的压电材料来制作压电换能器。这种方法虽然能够有效的提高压电换能器的电信号输出或机械物理量输出，但是对于压电换能器的压电材料的要求较高，可能会导致压电换能器的成本较高。

因此，有必要提出一种压电换能器，该器件能够通过结构设计改善其应力分布，从而提高其电信号输出或机械物理量输出。

发明内容

本说明书实施例提供一种压电换能器，包括：压电层；以及电极，所述电极覆盖在所述压电层的至少一个表面上，且所述电极上或所述压电层上包含多个向所述电极或所述压电层的厚度方向上凹陷的内凹结构。

在一些实施例中，所述压电层包括压电悬臂梁。

在一些实施例中，所述多个内凹结构包括沿所述压电悬臂梁长度方向上分布的多个凹槽，每个凹槽沿所述压电悬臂梁宽度方向延伸。

在一些实施例中，所述多个内凹结构包括沿所述压电悬臂梁长度方向和宽度方向上分布的孔阵列。

在一些实施例中，所述多个内凹结构分布在靠近所述压电悬臂梁固定端的区域。

在一些实施例中，所述靠近所述压电悬臂梁固定端的区域的长度在所述压电悬臂梁长度的1/3～1/4范围内。

在一些实施例中，所述压电层包括压电平板或压电膜。

在一些实施例中，所述多个内凹结构包括沿第一方向上分布的多个凹槽，所述第一方向从所述压电层的中心指向所述压电层的边界。

在一些实施例中，所述多个内凹结构包括沿第一方向和第二方向上分布的孔阵列，所述第一方向从所述压电层的中心指向所述压电层的边界，所述第二方向与所述压电层的边界平行。

在一些实施例中，所述内凹结构分布在所述压电层的子区域内，所述子区域是所述压电层的中心与所述压电层的边界之间距离的中点围成的区域。

在一些实施例中，所述内凹结构分布在所述压电层的子区域外和所述压电层的边界内，所述子区域是所述压电层的中心与所述压电层的边界之间距离的中点围成的区域。

在一些实施例中，所述电极的有效面积在压电层面积的30％～70％范围内。

在一些实施例中，所述多个内凹结构中至少一个内凹结构的深度小于或等于所述电极的厚度。

在一些实施例中，所述多个内凹结构中相邻两个内凹结构的间距小于所述相邻两个内凹结构中一个内凹结构的深度的3倍。

在一些实施例中，所述多个内凹结构中至少一个内凹结构的宽度等于所述多个内凹结构中一个内凹结构的深度的1～2倍。

在一些实施例中，所述多个内凹结构中至少一个内凹结构的截面形状包括至少以下形状之一：矩形、圆弧、三角形、五边形、或六边形。

在一些实施例中，所述多个内凹结构中至少一个内凹结构沿所述内凹结构长度方向上为圆弧。

在一些实施例中，所述电极厚度与所述压电层厚度的比值大于等于1:10且小于等于1:4。

在一些实施例中，所述多个内凹结构之间通过导电组件互相连接。

在一些实施例中，所述导电组件包括与所述内凹结构一体成型的金属连接部或覆盖在所述多个内凹结构上的金属层。

在一些实施例中，还包括覆盖在所述多个内凹结构上的高分子材料层。

在一些实施例中，所述高分子材料层的杨氏模量小于所述压电层或所述电极的杨氏模量。

在一些实施例中，所述高分子材料层等于所述压电层厚度的1～10倍。

在一些实施例中，所述内凹结构分布在所述电极和压电层上，所述内凹结构的凹陷从电极延伸到压电层中。

本说明书实施例还提供一种声学输出设备，包括本说明书中实施例所述的压电换能器。

本说明书实施例还提供一种传声设备，包括本说明书中实施例所述的压电换能器。

附图说明

本说明书将以示例性实施例的方式进一步说明，这些示例性实施例将通过附图进行详细描述。这些实施例并非限制性的，在这些实施例中，相同的编号表示相同的结构，其中：

图1是根据本说明书一些实施例所示的压电换能器的横截面上的应力分布的示例性结构图；

图2是根据本说明书一些实施例所示的压电换能器上单个裂纹尖端的应力场的应力分布示意图；

图3是根据本说明书一些实施例所示的压电换能器上两个裂纹尖端的应力场的应力分布示意图；

图4是根据本说明书一些实施例所示的压电换能器的示例性框架图；

图5是根据本说明书一些实施例所示的压电换能器的局部放大图；

图6A是根据本说明书一些实施例所示的压电悬臂梁的示例性结构图；

图6B是根据本说明书一些实施例所示的压电悬臂梁的俯视图；

图6C是根据本说明书一些实施例所示的压电悬臂梁的主视图；

图6D是根据本说明书一些实施例所示的压电悬臂梁的局部放大图；

图7A是根据本说明书一些实施例所示的压电膜的示例性结构图；

图7B是根据本说明书一些实施例所示的压电膜的俯视图；

图7C是根据本说明书一些实施例所示的压电膜的主视图；

图8是根据本说明书一些实施例所示的压电换能器的频响曲线图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本说明书实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本说明书应用于其它类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。

应当理解，本文使用的“系统”、“装置”、“单元”和/或“模组”是用于区分不同级别的不同组件、元件、部件、部分或装配的一种方法。然而，如果其他词语可实现相同的目的，则可通过其他表达来替换所述词语。

如本说明书和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。

本说明书中使用了流程图用来说明根据本说明书的实施例的系统所执行的操作。应当理解的是，前面或后面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各个步骤。同时，也可以将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。

本说明书实施例提供了一种压电换能器。在一些实施例中，压电换能器可以包括压电层和电极。其中，电极可以覆盖在压电层的至少一个表面上。压电换能器在振动过程中会发生弯曲形变，压电换能器发生弯曲形变时的高应力区域通常分布在电极中，而需要高应力的压电层中的应力远小于电极中的应力，从应力利用率来看，这会导致压电换能器中应力的浪费。基于此，可以对压电换能器的结构进行设计，以改善压电换能器中的应力分布，从而提高压电层中的应力，进而提高压电换能器的输出电信号或输出机械物理量。在一些实施例中，压电换能器的电极上或压电层上可以设置多个在电极或压电层的厚度方向上凹陷的内凹结构，利用内凹结构端部位置的形状突变，来提高内凹结构端部及其附近位置的应力，从而提高压电层中的应力。

在一些实施例中，压电换能器可以应用于声学输出设备，例如扬声器等中。在一些实施例中，压电换能器可以应用于传声设备中，例如麦克风、助听器等。在一些实施例中，压电换能器可以应用于MEMS或宏观器件中，例如加速度计、能量采集器等。

下面以压电换能器的结构为压电悬臂梁结构为例，对压电换能器发生弯曲形变时压电换能器中的应力分布进行描述。图1是根据本说明书一些实施例所示的压电换能器的横截面上的应力分布的示例性结构图。参见图1，由材料力学可知，压电悬臂梁100发生弯曲形变时，压电悬臂梁100的横截面上的弯曲正应力分布情况可以用公式(1)表示：

其中，σ_x为压电悬臂梁100的横截面上的弯曲正应力，M为压电悬臂梁100的弯矩，y为压电悬臂梁100的横截面上的点到压电悬臂梁100的中轴110的距离，I_y为压电悬臂梁100的截面惯性矩。在一些实施例中，如图1所示，压电悬臂梁100的中轴110可以指沿压电悬臂梁100的长轴方向的中心轴线。根据公式(1)可知，其他参数一定的条件下，压电悬臂梁100的横截面上的弯曲正应力σ_x与横截面上的点到压电悬臂梁100的中轴110的距离y成正比例关系。压电悬臂梁100的横截面上的点到压电悬臂梁100的中轴110的距离越大，该点位置处的弯曲正应力越大；压电悬臂梁100的横截面上的点到压电悬臂梁100的中轴110的距离越小，该点位置处的弯曲正应力越小。由此，利用公式(1)可以计算出压电悬臂梁100的横截面上的不同位置点所具有的正应力，从而得到压电悬臂梁100的横截面上的弯曲正应力的分布情况。

在一些实施例中，压电换能器可以包括压电层和电极。在一些实施例中，电极可以位于压电层的表面，这会使得电极到压电悬臂梁100的中轴110的距离大于压电层到压电悬臂梁100的中轴110的距离。结合图1和公式(1)可知，压电换能器发生弯曲形变时，压电悬臂梁100的横截面上电极中的点到压电悬臂梁100的中轴110的距离大于压电层中的点到压电悬臂梁100的中轴110的距离，从而使电极中的应力大于压电层中的应力。也可以理解为，压电换能器的较大应力分布于电极中。

在一些实施例中，物体结构中几何形状或约束急剧变化的位置(例如，缺口、孔洞、沟槽以及有刚性约束处)的应力会发生局部增高，也就是物体结构中几何形状或约束急剧变化的位置处会产生应力集中。物体结构的几何形状的变化越突兀，具有急剧变化的位置处的应力增高越剧烈。例如，裂纹可以是一种几何形状变化较为突兀的结构，因此，裂纹尖端可以存在较大的应力集中。

在一些实施例中，根据断裂力学可知，裂纹尖端的应力场可以用公式(2)表示：

其中，r和θ可以表示裂纹尖端的极坐标，K_I为应力强度因子。应力强度因子K_I可以用于描述裂纹尖端的应力场的强度。应力强度因子K_I的表达式可以为其中，Y为形状因子，σ为名义应力，a为裂纹长度。在一些实施例中，形状因子可以由裂纹的几何形状决定。例如，直角形状的裂纹可以具有较大的形状因子。名义应力可以取决于外加载荷和材料分布。由公式(2)可知，裂纹尖端的应力场的强度受裂纹的几何形状、外加名义应力和裂纹长度等参数的影响。在一些实施例中，裂纹长度可以作为调节裂纹尖端的应力场的强度的主要参数。

图2是根据本说明书一些实施例所示的压电换能器210上单个裂纹尖端的应力场的应力分布示意图。示例性的，如图2中所示压电换能器210的上层为电极211，下层为压电层212，电极211贴附在压电层212的表面。在一些实施例中，裂纹220可以从电极211延伸到压电层212。图2中压电悬臂梁中的不同灰度可以表示对应位置处的应力强度不同。灰度越深，可以表示对应位置处的应力强度越小；灰度越浅，可以表示对应位置处的应力强度越大。参见图2，对比电极211和压电层212，可以看出电极211上大部分区域的灰度浅于压电层212中大部分区域的灰度，表示电极211中大部分区域的应力强度高于压电层212中大部分区域的应力强度。而在裂纹220附近，越靠近裂纹220的尖端的位置，灰度越浅，该位置处的应力强度越大。裂纹220的尖端可以指裂纹220延伸到压电层212中的端部。图2中的第一等值线221相对于第二等值线222更为靠近裂纹220的尖端，第一等值线221内的位置的灰度浅于第二等值线222内的位置的灰度，第一等值线221内的应力强度高于第二等值线222内的应力强度。

在一些实施例中，为了更大范围的提高压电换能器中压电层的应力强度，压电换能器中可以设置多个裂纹，通过提高每个裂纹尖端及其附近位置的应力强度，从而在更大范围内提高压电层中的应力强度。图3是根据本说明书一些实施例所示的压电换能器210上的两个裂纹尖端的应力场的应力分布示意图。如图3所示，压电悬臂梁式的压电换能器210包括两个裂纹220时，每个裂纹220的尖端及其附近位置的应力强度都有所增加，从而在沿压电悬臂梁式的压电换能器210的长度方向(即长轴方向)上，更大范围的增加了压电层212中的应力强度。此外，图3和图2的对比，第二等值线222’与其外围的等值线之间的应力带的覆盖范围增大，更有利于使应力强度的提升更均匀地分布在压电悬臂梁式的压电换能器210中。在一些实施例中，为了进一步提高压电换能器中压电层的应力，可以在压电换能器(例如，电极、压电层)中设置多个具有几何形状变化较为突兀的结构，并对所述结构的结构参数(例如，几何形状、尺寸、位置分布)进行合理设置，从而改善压电换能器中的应力分布，提高压电层中的应力。在一些实施例中，裂纹可以视为一种内凹结构。应当理解的是，图2和图3所示的裂纹结构仅为内凹结构的一种示例，改变压电层应力强度的结构可以是任何向压电层的厚度方向上凹陷的内凹结构(例如，凹槽、孔结构、裂纹等)，其原理与裂纹相似，本说明书不再一一阐述。

图4是根据本说明书一些实施例所示的压电换能器400的示例性框架图。

压电换能器400可以是具有压电效应或逆压电效应的元器件。在一些实施例中，压电换能器400可以被配置为基于电信号产生振动。例如，当给压电换能器400施加交变的电信号时，压电换能器400可以在交变电信号的作用下发生往复变形从而产生振动。在一些实施例中，压电换能器400也可以在外界振动信号的作用下产生形变，并基于形变产生电信号。

在一些实施例中，压电换能器400可以包括压电层410和电极420。电极420盖覆在压电层410的至少一个表面上。在一些实施例中，压电层410可以是能够在驱动电压的作用下产生振动的结构，电极420为压电层410提供驱动电压。在一些实施例中，压电层410也可以是在受到外力作用(例如，振动组件的振动)时发生形变，并基于所述形变产生电信号的结构，电极420用于传输所述电信号。在一些实施例中，压电层410可以为单层结构。在一些实施例中，压电层410也可以是多层结构。例如，压电层410可以是双层结构，压电层410包括第一压电层和第二压电层。第一压电层和第二压电层沿压电换能器400的厚度方向设置，第一压电层和第二压电层之间通过电极420连接。这里的厚度方向可以指压电换能器400的堆叠方向。沿压电换能器400的堆叠方向上，电极420与两层或两层以上的压电层410交替堆叠形成压电换能器400。

在一些实施例中，压电层410可以是半导体的沉积工艺(例如，磁控溅射、MOCVD)获得的压电聚合物薄膜。在一些实施例中，压电层410的材料可以包括压电晶体材料和压电陶瓷材料。压电晶体是指压电单晶体。在一些实施例中，压电晶体材料可以包括水晶、闪锌矿、方硼石、电气石、红锌矿、GaAs、钛酸钡及其衍生结构晶体、KH₂PO₄、NaKC₄H₄O₆·4H₂O(罗息盐)等，或其任意组合。压电陶瓷材料是指由不同材料粉粒之间的固相反应和烧结而获得的微细晶粒无规则集合而成的压电多晶体。在一些实施例中，压电陶瓷材料可以包括钛酸钡(BT)、锆钛酸铅(PZT)、铌酸铅钡锂(PBLN)、改性钛酸铅(PT)、氮化铝(AIN)、氧化锌(ZnO)等，或其任意组合。在一些实施例中，压电层410的材料还可以为压电聚合物材料，例如，聚偏氟乙烯(PVDF)等。

在一些实施例中，压电层410可以包括压电悬臂梁。压电悬臂梁可以包括固定区域(例如，固定端)和振动输出区域(例如，振动输出端)。固定区域用于固定压电换能器400的一部分并抑制压电换能器400在该区域内振动，以使压电换能器400的大部分振动能够从振动输出区域输出。在一些实施例中，压电悬臂梁的沿长轴方向的一端可以为振动输出区域，与振动输出区域对应的长轴方向的另一端可以为固定区域。

在一些实施例中，压电层410包括压电悬臂梁时，内凹结构的几何结构可以包括凹槽或者孔阵列。在一些实施例中，压电换能器400包括压电悬臂梁时，多个内凹结构可以包括沿压电悬臂梁长度方向上分布的多个凹槽。每个凹槽沿压电悬臂梁宽度方向延伸。在一些实施例中，压电换能器400包括压电悬臂梁时，多个内凹结构也可以包括沿压电悬臂梁长度方向和宽度方向上分布的孔阵列。孔阵列可以是指由一系列小孔(例如，圆孔、方孔等)组成的小孔阵列。在一些实施例中，凹槽可以视为孔阵列的极限结构。关于压电换能器400包括压电悬臂梁时内凹结构的更多描述可以参见本说明书图6A-图6D，及其相关描述。

在一些实施例中，压电层410可以包括压电平板或压电膜。压电平板可以为板状结构。压电膜可以为膜状结构。电极420贴附在板状结构或膜状结构垂直于压电换能器400厚度方向上的一个或多个表面。在一些实施例中，压电层410包括压电平板或压电膜时，多个内凹结构可以包括沿第一方向上分布的多个凹槽。第一方向可以是从压电换能器400的中心指向压电换能器400的边界的方向。压电换能器400的边界可以是压电换能器400的周向边界。例如，压电换能器400为圆形板状结构时，第一方向可以是从圆形板状结构的圆心指向圆形板状结构的圆周的径向方向。压电换能器400的边界可以是圆形板状结构的圆周边界。在一些实施例中，压电换能器400包括压电平板或压电膜时，多个内凹结构可以包括沿第一方向和第二方向上分布的孔阵列。在一些实施例中，第一方向可以是从压电平板或压电膜结构的中心指向压电平板或压电膜的边界的方向，第二方向与压电换能器400的边界平行。在一些实施例中，第二方向可以为压电平板或压电膜的周向的方向。例如，压电层410为圆形板状结构时，第一方向可以是从圆形板状结构的圆心指向圆形板状结构的圆周的径向方向，第二方向可以为圆形板状结构的圆周方向。在一些实施例中，压电平板或压电膜的结构形状可以包括但不限于圆形、四边形、五边形等规则和/或不规则几何形状。关于压电层410包括压电平板或压电膜时内凹结构的更多描述可以参见本说明书图7A-图7C，及其相关描述。

在一些实施例中，压电换能器400可以包括一个或多个电极420。例如，压电换能器400可以包括一个电极，该电极可以覆盖压电层410上与压电换能器400的厚度方向垂直的任一表面。在一些实施例中，压电换能器400也可以包括多个电极。例如，压电换能器400可以包括两个电极，分别为第一电极和第二电极。第一电极和第二电极分别覆盖在压电层410上沿压电换能器400厚度方向的两个表面。此时，压电层410位于第一电极和第二电极之间。在一些实施例中，压电换能器400包括多个压电层410时，电极420的数量也可以对应为多个，多个压电层410之间通过对应的电极420进行连接。沿压电换能器400的厚度方向上，多个电极420和多个压电层410交替设置。在一些实施例中，一个或多个电极420可以为压电层410提供驱动电压以使压电层410发生振动。在一些实施例中，一个或多个电极420也可以采集压电层410形变时产生的电信号。

在一些实施例中，基于图1-图3的描述，为了改善压电换能器400中的应力分布，提高压电换能器400的压电层410中的应力强度，压电换能器400(例如，电极420、压电层410)上可以设置多个在电极420或压电层410的厚度方向上凹陷的内凹结构。在一些实施例中，内凹结构向压电层410的厚度方向上凹陷的端部的几何形状可以具有突兀的变化，使得该端部及其附近位置可以出现应力集中现象，从而提高压电换能器400的压电层410中的应力，进而提高压电换能器400的输出。在一些实施例中，所述多个内凹结构可以包括凹槽、孔结构、裂纹等，或其任意组合。

在一些实施例中，多个内凹结构可以分布在电极420中。例如，沿压电换能器400的厚度方向上，内凹结构的一端从电极420中远离与压电层410接触的端面(可以简单称为非贴附端面)向电极420与压电层410接触的端面(可以简单称为贴附端面)延伸，内凹结构整体分布在电极420中。在一些实施例中，内凹结构的深度可以小于电极420的厚度。内凹结构的深度可以指内凹结构沿压电换能器400的厚度方向的尺寸。在一些实施例中，内凹结构分布在电极420中时，内凹结构的深度也可以等于电极420的厚度。例如，内凹结构的两端分别与电极420的非贴附端面和贴附端面平齐设置。

在一些实施例中，多个内凹结构也可以设置在电极420和压电层410中。例如，沿压电换能器400的厚度方向，内凹结构的一端从电极420的非贴附端面向压电层410延伸，内凹结构的另一端伸入压电层410中。多个内凹结构设置在电极420和压电层410中时，沿压电换能器400的厚度方向上，内凹结构的深度可以大于电极420的厚度。在一些实施例中，多个内凹结构可以设置在压电层410中，沿压电换能器400的厚度方向，内凹结构的一端从电极420的贴附端面向压电层410延伸，内凹结构整体分布在压电层410中。

图5是根据本说明书一些实施例所示的压电换能器400的局部放大图。如图5所示，电极420可以覆盖在压电层410沿厚度方向的上表面510。电极420可以包括多个向所述压电换能器400(电极420或所述压电层410)的厚度方向上凹陷的内凹结构430(例如，凹槽)。应当理解的是，图5仅为示例，所述电极420还可以覆盖在压电层410沿厚度方向的下表面520，所述多个内凹结构430可以设置在位于所述压电层410下表面上的电极420上。在一些实施例中，所述多个内凹结构430还可以设置于所述电极420和压电层410上。例如，所述多个内凹结构430的凹陷可以从所述电极420延伸到压电层410中。

在一些实施例中，内凹结构分布在电极420中且内凹结构的深度等于电极420的厚度时，电极420会被多个内凹结构分割成多个互不连接的孤立电极。相邻的两个孤立电极之间被多个内凹结构中的一个内凹结构分隔。互不连接的孤立电极无法用于传递电信号。因此，为了保证电极420能够导通传递电信号，多个互不连接的孤立电极之间可以进行连接。在一些实施例中，多个内凹结构之间的孤立电极可以通过导电组件电连接。在一些实施例中，具有多个内凹结构的电极420中相邻的两个孤立电极之间可以通过金属线电连接，所述金属线与所述多个内凹结构一体成型，从而实现电极420整体的连接。在一些实施例中，所述金属线还可以通过沉积、印刷、刻蚀等方式覆盖在多个孤立电极或压电层410上，以将多个孤立电极连接起来。在一些实施例中，具有多个内凹结构的电极420中相邻的两个孤立电极之间可以通过金属层电连接，从而实现电极420整体的连接。例如，多个孤立电极贴附在压电层410的表面(即贴附端面)后，在电极420的表面可以沉积一层较薄的金属层，金属层覆盖在多个内凹结构以及多个孤立电极的表面，孤立电极之间通过金属层实现电极420的互联。在一些实施例中，金属层可以具有较强的导电性。在一些实施例中，金属层也可以具有一定的韧性和/或延展性，从而保证金属层具有一定的强度，进而保证金属层不会在内凹结构处发生弯折而损坏。在一些实施例中，金属层的厚度可以设置的较小，从而减小金属层对电极420和压电层410的应力集中的影响。仅作为示例，金属层的材料可以为钛合金、钛合铂等。

在一些实施例中，通过在压电换能器400中设置内凹结构，内凹结构可以提高压电层410中的应力，但内凹结构的存在也会使压电换能器400容易发生断裂。在一些实施例中，为了降低压电换能器400的结构断裂风险，保证压电换能器400的结构的可靠性，可以在应力集中的结构(例如，电极420或压电层410)的表面沉积一层或多层高分子材料层。在一些实施例中，压电换能器400可以包括覆盖在多个内凹结构上的高分子材料层。在一些实施例中，高分子材料层的杨氏模量可以小于压电层410或电极420的杨氏模量。在一些实施例中，高分子材料层也可以覆盖整个电极420。在一些实施例中，沿压电换能器400厚度方向上，高分子材料层的厚度可以在压电层410厚度的0.1～50倍的范围之内。在一些实施例中，沿压电换能器400厚度方向上，高分子材料层的厚度可以在压电层410厚度的1～10倍的范围之内。在一些实施例中，高分子材料层可以包括但不限于PI、PDMS等工艺兼容的材料。

在一些实施例中，压电换能器400还可以包括基体结构。所述基体结构可以是用于承载压电换能器400的元器件(例如，压电层410、电极420)的载体。在一些实施例中，基体结构的材料可以包括：金属(如覆铜箔、钢制等)、酚醛树脂、交联聚苯乙烯等中的一种或多种的结合。在一些实施例中，基体结构的形状可以根据压电层的形状进行确定。例如，压电层为压电悬臂梁，则基体结构可以对应设置为长条状。又例如，压电层为压电膜或压电平板，则基体结构可以对应设置为板状、片状。在一些实施例中，基体结构可以为内部具有中空部分的规则或不规则的立体结构，例如，可以是中空的框架结构体，包括但不限于矩形框、圆形框、正多边形框等规则形状，以及任何不规则形状。压电层410和电极420可以位于基体结构的中空部分或者至少部分悬空设置在基体结构中空部分的上方。在一些实施例中，压电层410和电极420的至少部分结构可以固定于基体结构沿压电换能器400的厚度方向的上表面或下表面，也可以固定于基体结构的侧壁。例如，压电层410为压电悬臂梁时，压电悬臂梁的一端与基体结构的表面或基体结构的中空部分所在的侧壁连接，压电悬臂梁的另一端不与基体结构连接或接触，使得压电悬臂梁的另一端悬空设置于基体结构的中空部分。又例如，压电层410为压电平板或压电膜时，压电平板或压电膜的边缘与基体结构固定连接。

在一些实施例中，压电换能器400可以包括压电悬臂梁。图6A是根据本说明书一些实施例所示的压电悬臂梁600的示例性结构图。图6B是根据本说明书一些实施例所示的压电悬臂梁600的俯视图。图6C是根据本说明书一些实施例所示的压电悬臂梁600的主视图。图6D是根据本说明书一些实施例所示的压电悬臂梁600的局部放大图。

在一些实施例中，压电悬臂梁600可以包括压电层611和电极612。电极612贴附在压电层611的至少一个表面上。在一些实施例中，电极612可以为压电层611提供驱动电压，以使压电层611在驱动电压的作用下产生振动。在一些实施例中，电极612也可以传导压电层611由于形变而产生的电信号。在一些实施例中，压电层611可以包括一个或多个压电层，一个或多个压电层沿压电悬臂梁600的厚度方向依次设置。电极612可以包括一个或多个电极，一个或多个电极沿压电悬臂梁600的厚度方向依次设置。一个或多个压电层与一个或多个电极沿压电悬臂梁600的厚度方向依次交替设置。

在一些实施例中，参见图6A-图6D，压电层611可以包括沿压电悬臂梁600的厚度方向依次设置的第一压电层6111和第二压电层6112。电极612包括沿压电悬臂梁600的厚度方向依次设置的第一电极6121、第二电极6122和第三电极6123。沿压电悬臂梁600的厚度方向上，两个压电层与三个电极层交替设置。也就是，沿压电悬臂梁600的厚度方向上，第一电极6121、第一压电层6111、第二电极6122、第二压电层6112、第三电极6123依次设置。在一些实施例中，电极612也可以不包括第三电极6123，第三电极6123的位置处可以设置弹性层，弹性层作为基体结构620的一部分。可以理解的是，压电层611和电极612的数量仅作为示例性描述，而不对本说明书的内容进行限定，在其他实施例中，压电层611和电极612的数量可以根据压电悬臂梁600的需求或应用场景进行设置。

在一些实施例中，参见图6A-图6D，压电悬臂梁600的至少部分结构可以固定于基体结构620垂直于压电悬臂梁600的厚度方向的上表面(如图6A所示)或下表面，压电悬臂梁600的至少部分结构也可以固定于基体结构620的侧壁。在一些实施例中，压电悬臂梁600可以包括固定区域(例如，固定端)和振动输出区域(例如，振动输出端)。固定区域可以指压电悬臂梁600与基体结构620连接的区域。固定区域用于固定压电悬臂梁600的一部分并抑制压电悬臂梁600在该区域内振动，以使压电悬臂梁600的大部分振动能够从振动输出区域输出。在一些实施例中，压电悬臂梁600沿长度方向的一端可以为振动输出区域，与振动输出区域对应的长度方向的另一端可以为固定区域。

在一些实施例中，未设置内凹结构时，压电悬臂梁600振动过程中，压电悬臂梁600中的应力大多分布在电极612中，而需要高应力的压电层611中的应力较小，这会导致压电悬臂梁600输出的信号较小。因此，为了改善压电悬臂梁600中的应力分布，提高压电悬臂梁600的压电层611中的应力强度，电极612上或压电悬臂梁600上可以设置多个在电极612或压电层611的厚度方向上凹陷的内凹结构630。内凹结构630向压电层611的厚度方向上凹陷的端部的几何形状可以具有较为突兀的变化，使得该端部及其附近位置可以出现应力集中现象，从而提高压电悬臂梁600的压电层611中的应力，进而提高压电悬臂梁600的输出。

在一些实施例中，内凹结构630可以包括凹槽、孔阵列、裂纹等具有较为突兀变化的几何结构。在一些实施例中，如图6A-图6D所示，多个内凹结构630可以包括沿压电悬臂梁600的长度方向上分布的多个凹槽，每个凹槽沿压电悬臂梁600的宽度方向延伸。在一些实施例中，多个凹槽可以沿压电悬臂梁600长度方向上分布在电极612(例如，第一电极6121和/或第二电极6121和/或第三电极6123)和/或压电层611(例如，第一压电层6111和/或第二压电层6112)中。在一些实施例中，凹槽在沿压电悬臂梁600的长度方向上具有凹槽宽度。凹槽在沿压电悬臂梁600的厚度方向上具有凹槽深度。在一些实施例中，多个内凹结构630也可以包括沿压电悬臂梁600的长度方向和宽度方向上分布的孔阵列。孔阵列可以是由一系列小孔(例如，圆孔、方孔等)组成的小孔阵列。孔阵列可以沿压电悬臂梁600的长度方向和宽度方向上分布在电极612和/或压电层611中。

在一些实施例中，利用内凹结构630来改善压电悬臂梁600中的应力分布时，内凹结构630在压电悬臂梁中的位置以及内凹结构630的结构参数(例如，尺寸、结构形状)可以影响压电悬臂梁600中应力分布的改善效果。下面以内凹结构630分布在第一电极6121和/或第一压电层6111中为例，对内凹结构630在压电悬臂梁中的位置以及内凹结构630的结构参数(例如，尺寸、结构形状)进行描述。

在一些实施例中，多个内凹结构630可以分布在靠近压电悬臂梁固定端的区域。在一些实施例中，第一电极6121的面积可以影响压电悬臂梁600的结构电容的大小，从而影响压电悬臂梁600信噪比。在一些实施例中，压电悬臂梁600的信噪比与第一电极6121的面积成反比例关系。例如，第一电极6121的面积越大，压电悬臂梁600的噪声越小；第一电极6121的面积越小，压电悬臂梁600的噪声越大。因此，可以通过控制内凹结构630的分布来控制第一电极6121的面积，从而对压电悬臂梁600的性能进行调控。在一些实施例中，多个内凹结构630可以分布在压电悬臂梁的应力较大的位置，以降低压电悬臂梁600整体的电容的减小程度。基于此，多个内凹结构630可以分布在靠近压电悬臂梁600固定端的区域。在一些实施例中，沿压电悬臂梁600长度方向上，靠近压电悬臂梁600固定端的区域的长度可以在压电悬臂梁长度的1/3～1/4范围内。在其他实施例中，沿压电悬臂梁长度方向上，内凹结构630也可以分布在整个压电悬臂梁中。在一些实施例中，第一电极6121的有效面积可以在第一压电层6111面积的20％～90％范围内。优选地，第一电极6121的有效面积可以在第一压电层6111面积的30％～70％范围内。第一电极6121的有效面积可以是第一电极6121中设置内凹结构630时第一电极6121的实际面积。

在一些实施例中，通过调节压电悬臂梁600的尺寸(例如，第一压电层6111的厚度、第一电极6121的厚度)、内凹结构630的尺寸(例如，沿压电悬臂梁600的长度方向的宽度、沿压电悬臂梁600的厚度方向的深度)等参数，可以调节压电悬臂梁600中的应力分布，提高第一压电层6111中的应力，从而提高压电悬臂梁600的输出信号强度。为便于描述，内凹结构630沿压电悬臂梁600的长度方向的宽度可以简单描述为内凹结构630的宽度，内凹结构630沿压电悬臂梁600的厚度方向的深度简单描述为内凹结构630的深度，内凹结构630沿压电悬臂梁600的宽度方向的长度简单描述为内凹结构630的长度。

在一些实施例中，第一电极6121的厚度较小时，第一电极6121上的内凹结构630的端部及其附近位置对第一压电层6111中的应力的影响也较小，因此，可以合理控制第一电极6121的厚度与第一压电层6111的厚度，从而更好的改善压电悬臂梁600中的应力分布。在一些实施例中，第一电极6121厚度与第一压电层6111厚度的比值可以大于等于1:15且小于等于1:2。在一些实施例中，第一电极6121厚度与第一压电层6111厚度的比值可以大于等于1:10且小于等于1:4。仅作为示例，第一电极6121的厚度可以为200nm，第一压电层6111的厚度为1um。再例如，第一电极6121的厚度可以为100nm，第一压电层6111的厚度为1um。再例如，第一电极6121的厚度可以为250nm，第一压电层6111的厚度为1um。在一些实施例中，第一电极6121厚度与第一压电层6111厚度的比值可以大于等于1:20且小于等于2:1。在一些实施例中，第一电极6121厚度与第一压电层6111厚度的比值可以大于等于1.5:1且小于等于2:1。

在一些实施例中，多个内凹结构630中相邻两个内凹结构之间的间距、内凹结构630的深度、以及内凹结构630的宽度不同时，压电悬臂梁600的第一压电层6111中的应力提升程度不同。相邻两个内凹结构630的间距可以是指相邻两个内凹结构630的中心之间的距离。根据图2和图3的对比，在多个裂纹的情况下，每个裂纹的尖端及其附近位置的应力强度相对于单个裂纹都有所增加，并且是其中每个裂纹的对应位置处的应力强度的叠加，从而在沿压电悬臂梁的长度方向(即长轴方向)上，更大范围的增加了压电层中的应力强度。在一些实施例中，为了提高压电悬臂梁600的第一压电层6111中整体应力的水平，增加第一压电层6111上沿压电悬臂梁600的长度方向(即长轴方向)上应力集中的范围，可以通过调节多个内凹结构630中相邻两个内凹结构630的间距，以使相邻两个内凹结构630的应力集中区域相交，应力集中相交区域的应力分布是其中每个内凹结构630的应力强度的叠加。由于每个内凹结构的尖端产生的应力集中区域取决于内凹结构的深度，为了使得相邻两个内凹结构对应的应力集中区域能够有效重叠，相邻两个内凹结构630的间距可以在工艺极限范围内尽可能小。在一些实施例中，多个内凹结构630中相邻两个内凹结构630的间距可以小于相邻两个内凹结构630中一个内凹结构630的深度的0.5～5倍。在一些实施例中，多个内凹结构630中相邻两个内凹结构630的间距可以小于相邻两个内凹结构630中一个内凹结构630的深度的3倍。在一些实施例中，为了提高压电悬臂梁600的第一压电层6111中应力提升的水平，多个内凹结构630中至少一个内凹结构630的宽度可以在多个内凹结构630中一个内凹结构630的深度的0.5～5倍范围内。在一些实施例中，多个内凹结构630中至少一个内凹结构630的宽度可以在多个内凹结构630中一个内凹结构630的深度的1～2倍范围内。

在一些实施例中，多个内凹结构630中每个内凹结构630沿压电悬臂梁600长度方向上的宽度可以相等。在一些实施例中，多个内凹结构630中至少一些内凹结构630沿压电悬臂梁600长度方向上的宽度也可以不相等。例如，在压电悬臂梁600的不同部位(例如靠近固定端的区域、靠近自由端的区域和除上述两个区域以外的中间区域)的应力大小不同。在一些实施例中，为了减小应力较大区域因应力过大而断裂的风险，在应力较大的区域(例如，靠近固定端的区域)上，内凹结构630的宽度可以大于应力较小的区域(例如，靠近自由端的区域或中间区域)上内凹结构630的宽度。在一些实施例中，为了进一步提高压电悬臂梁600的输出效率，可以进一步增加应力较大区域(例如，靠近固定端的区域)的应力。例如，在应力较大的区域(例如，靠近固定端的区域)上，内凹结构630的宽度可以小于应力较小的区域(例如，靠近自由端的区域或中间区域)上内凹结构630的宽度。

在一些实施例中，多个内凹结构630可以等间距分布。例如，多个内凹结构630中相邻内凹结构630之间的间距都相同。在一些实施例中，多个内凹结构630也可以不等间距分布。例如，多个内凹结构630中相邻内凹结构630之间的间距可以相同或不同。例如，在压电悬臂梁600的不同部位(例如靠近固定端的区域、靠近自由端的区域和除上述两个区域以外的中间区域)的应力大小不同。在一些实施例中，为了减小应力较大区域因应力过大而断裂的风险，应力较大区域的内凹结构的间距可以大于应力较小区域的内凹结构的间距。可选地，在应力较大的区域(例如，靠近固定端的区域)上，多个内凹结构630可以不等间距分布；在应力较小的区域(例如，靠近自由端的区域或中间区域)上，多个内凹结构630可以等间距分布。在一些实施例中，为了进一步提高压电悬臂梁600的输出效率，可以进一步增加应力较大区域(例如，靠近固定端的区域)的应力。例如，应力较大区域的内凹结构的间距可以小于应力较小区域的内凹结构的间距。可选地，在应力较大的区域(例如，靠近固定端的区域)上，多个内凹结构630可以等间距分布；在应力较小的区域(例如，靠近自由端的区域或中间区域)上，多个内凹结构630可以不等间距分布。

在一些实施例中，多个内凹结构630中至少一个内凹结构630的深度可以小于或等于第一电极6121的厚度。在一些实施例中，第一电极6121上可以设置多个向第一压电层6111的厚度方向上凹陷的内凹结构630，且多个内凹结构630不凹陷至第一压电层6111。此时，沿压电悬臂梁600的厚度方向上，内凹结构630的深度小于或等于第一电极6121的厚度。在一些实施例中，多个内凹结构630中至少一个内凹结构的深度也可以大于第一电极6121的厚度。在一些实施例中，第一电极6121上可以设置多个向第一压电层6111的厚度方向上凹陷的内凹结构630，且多个内凹结构630凹陷至第一压电层6111，即，多个内凹结构630位于第一电极6121和第一压电层6111中。此时，沿压电悬臂梁600的厚度方向上，内凹结构630的深度大于第一电极6121的厚度。在一些实施例中，多个内凹结构630也可以位于第一压电层6111中，沿压电悬臂梁600的厚度方向，内凹结构630从第一压电层6111的一个端面向另一个端面凹陷延伸。在一些实施例中，多个内凹结构630中的每个内凹结构630的深度可以相同。例如，所述多个内凹结构630中的每个内凹结构630的深度可以相同且等于所述第一电极6121的厚度。再例如，所述多个内凹结构630中的每个内凹结构630的深度可以相同且大于或小于所述第一电极6121的厚度。在一些实施例中，多个内凹结构630中的至少部分内凹结构630的深度可以不同。在一些实施例中，为了减小应力较大区域因应力过大而断裂的风险，在应力较大的区域(例如，靠近固定端的区域)上，内凹结构630的深度可以小于第一电极6121的厚度；在应力较小的区域(例如，靠近自由端的区域或中间区域)上，内凹结构630的深度可以等于或大于第一电极6121的厚度。在一些实施例中，为了进一步提高压电悬臂梁600的输出效率，可以进一步增加应力较大区域(例如，靠近固定端的区域)的应力。例如，在应力较大的区域(例如，靠近固定端的区域)上，内凹结构630的深度可以等于或大于第一电极6121的厚度；在应力较小的区域(例如，靠近自由端的区域或中间区域)上，内凹结构630的深度可以小于第一电极6121的厚度。

在一些实施例中，基于内凹结构630的形状因子和加工工艺的难易程度的考虑，多个内凹结构630中至少一个内凹结构630的截面形状可以包括但不限于矩形、圆弧、三角形、五边形、或六边形等规则和/或不规则几何形状。矩形的形状因子相对于圆弧、三角形、五边形、或六边形等形状的形状因子更大，相应的应力更大。内凹结构630的截面可以是指内凹结构630垂直于压电悬臂梁600的宽度方向的截面。在一些实施例中，多个内凹结构630的截面形状可以相同或不同。在一些实施例中，为了减小应力较大区域因应力过大而断裂的风险，在应力较大的区域(例如，靠近固定端的区域)上，多个内凹结构630的截面形状可以是形状因子小的形状，例如圆弧；在应力较小的区域(例如，靠近自由端的区域或中间区域)上，多个内凹结构630的截面形状可以是形状因子大的形状，例如矩形。在一些实施例中，为了进一步提高压电悬臂梁600的输出效率，可以进一步增加应力较大区域(例如，靠近固定端的区域)的应力。例如，在应力较大的区域(例如，靠近固定端的区域)上，多个内凹结构630的截面形状可以是形状因子大的形状，例如矩形；在应力较小的区域(例如，靠近自由端的区域或中间区域)上，多个内凹结构630的截面形状可以是形状因子小的形状，例如圆弧。在一些实施例中，为了工艺上较为容易实现，压电悬臂梁600上的多个内凹结构630的截面形状可以是具有较大的形状因子且在工艺上也更容易实现的矩形。

在一些实施例中，多个内凹结构630沿压电悬臂梁600的宽度方向(即内凹结构630的长度方向)上可以为直线、折线、圆弧或者其他曲线等中的一种或多种。在一些实施例中，多个内凹结构630沿压电悬臂梁600的宽度方向(即内凹结构630的长度方向)上的形状可以相同或不同。在一些实施例中，为了减小应力较大区域因应力过大而断裂的风险，在应力较大的区域(例如，靠近固定端的区域)上，内凹结构630沿压电悬臂梁600的宽度方向(即内凹结构630的长度方向)上的形状可以是曲线或折线；在应力较小的区域(例如，靠近自由端的区域或中间区域)上，内凹结构630沿压电悬臂梁600的宽度方向(即内凹结构630的长度方向)上的形状可以是直线。在一些实施例中，为了进一步提高压电悬臂梁600的输出效率，可以进一步增加应力较大区域(例如，靠近固定端的区域)的应力。例如，在应力较大的区域(例如，靠近固定端的区域)上，内凹结构630沿压电悬臂梁600的宽度方向(即内凹结构630的长度方向)上的形状可以是直线；在应力较小的区域(例如，靠近自由端的区域或中间区域)上，内凹结构630沿压电悬臂梁600的宽度方向(即内凹结构630的长度方向)上的形状可以是曲线或折线。在一些实施例中，为了兼顾压电悬臂梁600的应力分布和减小压电悬臂梁600的断裂风险，多个内凹结构630中每个内凹结构630沿压电悬臂梁600的宽度方向(即内凹结构630的长度方向)上可以为圆弧。

在一些实施例中，内凹结构630分布在第一电极6121中且内凹结构630的深度等于第一电极6121的厚度时，第一电极6121会被多个内凹结构630分割成多个互不连接的孤立电极。相邻的两个孤立电极之间被多个内凹结构630中的一个内凹结构630分隔。互不连接的孤立电极无法用于传递电信号。因此，为了保证电极能够导通传递电信号，多个互不连接的孤立电极之间可以进行连接。在一些实施例中，多个内凹结构630之间的孤立电极可以通过导电组件电连接。在一些实施例中，导电组件可以包括与孤立电极一体成型的金属连接部(例如，金属线)或覆盖在多个内凹结构630上的金属层。在一些实施例中，具有多个内凹结构630的电极612中相邻的两个孤立电极之间可以通过金属线电连接，金属线与多个内凹结构630一体成型，从而实现电极整体的连接。在一些实施例中，所述金属线还可以通过沉积、印刷、刻蚀等方式覆盖在多个孤立电极或压电层611上，以将多个孤立电极连接起来。在一些实施例中，具有多个内凹结构630的电极612中相邻的两个孤立电极之间可以通过金属层电连接，从而实现电极整体的连接。例如，多个孤立电极贴附在压电层410的表面(即贴附端面)后，在电极420的表面可以沉积一层较薄的金属层，金属层覆盖在多个内凹结构630以及多个孤立电极的表面，孤立电极之间通过金属层实现电极的互联。在一些实施例中，金属层可以具有较强的导电性。在一些实施例中，金属层也可以具有一定的韧性和/或延展性，从而保证金属层具有一定的强度，进而保证金属层不会在内凹结构630处发生弯折而损坏。在一些实施例中，金属层的厚度可以设置的较小，从而减小金属层对第一电极6121和第一压电层6111的应力集中的影响。仅作为示例，金属层的材料可以为钛合金、钛合铂等。

在一些实施例中，通过在压电悬臂梁600中设置内凹结构630，内凹结构630可以提高第一压电层6111中的应力，但内凹结构630的存在也会使压电悬臂梁600容易发生断裂。在一些实施例中，为了降低压电悬臂梁600的结构断裂风险，保证压电悬臂梁600的结构的可靠性，可以在内凹结构630的表面沉积一层或多层高分子材料层。在一些实施例中，压电悬臂梁可以包括覆盖在多个内凹结构630上的高分子材料层。在一些实施例中，高分子材料层的杨氏模量可以小于第一压电层6111或第一电极6121的杨氏模量。在一些实施例中，高分子材料层也可以覆盖整个第一电极6121。在一些实施例中，沿压电悬臂梁600厚度方向上，高分子材料层的厚度可以在第一压电层6111厚度的0.1～50倍的范围之内。在一些实施例中，沿压电悬臂梁600厚度方向上，高分子材料层的厚度可以在第一压电层6111厚度的1～10倍的范围之内。在一些实施例中，高分子材料层可以包括但不限于PI、PDMS等工艺兼容的材料。

需要说明的是，内凹结构630不仅可以分布在第一电极6121(以及第一压电层6111)中，还可以分布在其他电极(以及压电层)中，例如，第一电极6121、第二电极6122、第三电极6123中的一个或多个电极中。相应地，第一电极6121上包含的多个在第一压电层6111的厚度方向上凹陷的内凹结构可以提高第一压电层6111中的应力，第二电极6122上包含的多个向第一压电层6111(和/或第二压电层6112)的厚度方向上凹陷的内凹结构可以提高第一压电层6111(和/或第二压电层6112)中的应力，第三电极6123上包含的多个向第二压电层6112的厚度方向上凹陷的内凹结构可以提高第二压电层6112中的应力。

在一些实施例中，通过在压电悬臂梁600上设置多个内凹结构630，可以调节压电悬臂梁600的谐振频率出现的位置。例如，内凹结构630会降低压电悬臂梁600的结构刚度，从而使压电悬臂梁600的谐振频率前移(即往低频移动)。因此，通过设置内凹结构630的相关参数(例如，数量、深度、宽度、长度)，可以使得压电悬臂梁600的谐振频率出现在理想范围内。在一些可选的实施例中，可以通过减小压电悬臂梁600的长度(相当于增大压电悬臂梁600的刚度)以使压电悬臂梁600的谐振频率后移，以抵消由于内凹结构630导致的谐振频率前移，从而在整体上保证压电悬臂梁600的谐振频率基本不变。因此，在压电悬臂梁600的谐振频率不变的前提下，通过设置内凹结构并降低压电悬臂梁600的尺寸，有利于器件的小型化设计。在一些实施例中，由于在电极612中设置了内凹结构630，压电悬臂梁600的灵敏度提升，从而在整体上提高压电悬臂梁600的信噪比。

在一些实施例中，压电换能器400可以包括压电平板或压电膜。在一些实施例中，压电平板可以为板状结构。压电膜可以为膜状结构。压电平板或压电膜垂直于厚度方向的投影形状可以包括但不限于圆形、四边形、五边形等规则和/或不规则几何形状。图7A是根据本说明书一些实施例所示的压电膜700的示例性结构图。图7B是根据本说明书一些实施例所示的压电膜700的俯视图。图7C是根据本说明书一些实施例所示的压电膜700的主视图。

参见图7A-图7C，压电膜700可以包括压电层711和电极712。电极712贴附在压电层711的至少一个表面上。在一些实施例中，压电层711可以包括沿压电膜700的厚度方向依次设置的第一压电层7111和第二压电层7112。电极712包括沿压电膜700的厚度方向依次设置的第一电极7121、第二电极7122和第三电极7123。沿压电膜700的厚度方向上，两个压电层与三个电极层交替设置。也就是，沿压电膜700的厚度方向上，第一电极7121、第一压电层7111、第二电极7122、第二压电层7112、第三电极7123依次设置。在一些实施例中，电极712也可以不包括第三电极7123，第三电极7123的位置处可以设置弹性层，弹性层作为振动组件720的一部分。可以理解的是，压电层711和电极712的数量仅作为示例性描述，而不对本说明书的内容进行限定，在其他实施例中，压电层711和电极712的数量可以根据压电膜700的需求或应用场景进行设置。需要说明的是，图7A-图7C中为了便于体现压电膜700的各层(例如，压电层711和电极712)之间的关系，图7A-图7C示出的是压电膜700的四分之三的结构。

在一些实施例中，为了改善压电膜700中的应力分布，提高压电膜700的压电层711中的应力强度，电极712上或压电膜700上可以设置多个在电极712或压电层711的厚度方向上凹陷的内凹结构730。内凹结构730向压电层711的厚度方向上凹陷的端部的几何形状可以具有较为突兀的变化，使得该端部及其附近位置可以出现应力集中现象，从而提高压电膜700的压电层711中的应力，进而提高压电膜700以及压电膜700的输出。

在一些实施例中，内凹结构730可以包括凹槽、孔阵列、裂纹等具有较为突兀变化的几何结构。在一些实施例中，多个内凹结构730可以包括沿压电平板或压电膜的第一方向上分布的多个凹槽。在一些实施例中，第一方向可以是从压电膜700的中心指向压电膜700的边界的方向。压电膜700的边界可以是压电膜700的周向边界。例如，压电膜700在其厚度方向的投影形状为圆形时，第一方向可以是从圆形的圆心指向圆周的径向方向。压电膜700的边界可以指圆形的圆周边界。又例如，压电膜700沿其厚度方向的截面形状为方形时，第一方向可以是从方形的中心指向方形边界的方向。在一些实施例中，第一方向可以包括从压电膜700的中心指向压电膜700的边界的各个方向。在一些实施例中，多个内凹结构730也可以包括沿第一方向和第二方向上分布的孔阵列。第一方向可以是从压电平板或压电膜结构的中心指向压电平板或压电膜的边界的方向，第二方向与压电膜700的边界平行。在一些实施例中，第二方向可以为压电平板或压电膜的周向的方向。在一些实施例中，第二方向可以是闭合曲线的环向。

在一些实施例中，利用内凹结构730来改善压电膜700中的应力分布时，内凹结构730在压电平板或压电膜中的位置以及内凹结构730的结构参数(例如，尺寸、结构形状)可以影响压电膜700中应力分布的改善效果。下面以内凹结构730分布在第一电极7121和/或第一压电层7111中为例，对内凹结构730在压电平板或压电膜中的位置以及内凹结构730的结构参数(例如，尺寸、结构形状)进行描述。

在一些实施例中，多个内凹结构730可以分布在压电膜700的子区域内。压电膜700的子区域可以包括与压电膜700的形状相同，且以压电膜700的中心为中心的至少部分压电膜700的区域。在一些实施例中，压电膜700的子区域可以是压电膜700的中心与压电膜700的边界之间距离的中点围成的区域。以压电膜700为圆形压电膜为例，压电膜700的子区域可以是以圆形压电膜的圆心为圆心，且以圆形压电膜半径的二分之一为半径的圆形区域。在一些实施例中，多个内凹结构730可以分布在压电膜700的应力较大的位置，以增大输出电信号或输出机械物理量。例如，多个内凹结构730可以分布在压电膜700的子区域外和压电膜700的边界内，靠近固定端的位置。通过设置多个内凹结构730在压电膜700中的分布位置(例如，压电膜700的子区域外和压电膜700的边界内)，一方面可以改善压电膜700中的应力分布，提高压电层711(例如，第一压电层7111)中的输出电信号或输出机械物理量；另一方面，还能提升压电膜700的灵敏度，进而提高压电膜700的信噪比。

在一些实施例中，第一电极7121的面积可以影响压电膜700的结构电容的大小，从而影响压电膜700的噪声以及信噪比。在一些实施例中，压电膜700的噪声与第一电极7121的面积可以成反比例关系。第一电极7121的面积越大，压电膜700的噪声越小；第一电极7121的面积越小，压电膜700的噪声越大。在一些实施例中，第一电极7121的有效面积可以在第一压电层7111面积的20％～90％范围内。在一些实施例中，第一电极7121的有效面积可以在第一压电层7111面积的30％～70％范围内。

在一些实施例中，通过调节压电膜700的尺寸(例如，第一压电层7111的厚度、第一电极7121的厚度)、内凹结构730的尺寸(例如，沿压电膜700的第一方向的宽度、沿压电膜700的厚度方向的深度)等参数，可以调节压电膜700中的应力分布，提高第一压电层7111中的应力，从而提高压电膜700的输出信号强度。为便于描述，内凹结构730沿压电膜700的第一方向的宽度可以简单描述为内凹结构730的宽度，内凹结构730沿压电膜700的厚度方向的深度简单描述为内凹结构730的深度，内凹结构730沿压电膜700的第二方向的长度简单描述为内凹结构730的长度。

在一些实施例中，第一电极7121的厚度较小时，第一电极7121上的内凹结构730的端部及其附近位置的应力对第一压电层7111中的应力的影响也较小，因此，可以合理控制第一电极7121的厚度与第一压电层7111的厚度，从而更好的改善压电膜700中的应力分布。在一些实施例中，第一电极7121厚度与第一压电层7111厚度的比值可以大于等于1:15且小于等于1:2。在一些实施例中，第一电极7121厚度与第一压电层7111厚度的比值可以大于等于1:1且小于等于1:4。仅作为示例，第一电极7121的厚度可以为200nm，第一压电层7111的厚度为1um。再例如，第一电极7121的厚度可以为100nm，第一压电层7111的厚度为1um。再例如，第一电极7121的厚度可以为250nm，第一压电层7111的厚度为1um。在一些实施例中，第一电极7121厚度与第一压电层7111厚度的比值可以大于等于1:20且小于等于2:1。在一些实施例中，第一电极7121厚度与第一压电层7111厚度的比值可以大于等于1.5:1且小于等于2:1。

在一些实施例中，多个内凹结构730中相邻两个内凹结构之间的间距、内凹结构730的深度、以及内凹结构730的宽度不同时，压电膜700的第一压电层7111中的应力提升程度不同。在一些实施例中，为了提高压电膜700的第一压电层7111中整体应力的水平，增加第一压电层7111上沿压电膜700的第一方向上应力集中的范围，可以通过调节多个内凹结构730中相邻两个内凹结构730的间距，以使相邻两个内凹结构730的应力集中区域相交，应力集中相交区域的应力分布是其中每个内凹结构730的应力强度的叠加。由于每个内凹结构的尖端产生的应力集中区域取决于内凹结构的深度，为了使得相邻两个内凹结构对应的应力集中区域能够有效重叠，在一些实施例中，多个内凹结构730中相邻两个内凹结构730的间距可以在小于相邻两个内凹结构730中一个内凹结构730的深度的0.5～5倍的范围之内。在一些实施例中，多个内凹结构730中相邻两个内凹结构730的间距可以在小于相邻两个内凹结构730中一个内凹结构730的深度的3倍的范围之内。在一些实施例中，为了提高压电膜700的第一压电层7111中应力提升的水平，多个内凹结构730中至少一个内凹结构730的宽度可以在多个内凹结构730中一个内凹结构730的深度的0.5～5倍的范围之内。在一些实施例中，多个内凹结构730中至少一个内凹结构730的宽度可以在多个内凹结构730中一个内凹结构730的深度的1～2倍的范围之内。

在一些实施例中，多个内凹结构730中每个内凹结构730沿压电膜700第一方向上的宽度可以相等。在一些实施例中，多个内凹结构730中至少一些内凹结构730沿压电膜700第一方向上的宽度也可以不相等。例如，在压电膜700的不同部位(例如靠近固定端的区域、靠近中心点的中间区域)的应力大小不同。在一些实施例中，为了减小应力较大区域因应力过大而断裂的风险，靠近应力较大的区域(例如，靠近固定端的区域)的内凹结构730的宽度可以大于靠近应力较小的区域(例如，中间区域)的内凹结构730的宽度。在一些实施例中，为了进一步提高压电膜700的输出效率，可以进一步增加应力较大区域(例如，靠近固定端的区域)的应力。例如，靠近应力较大的区域(例如，靠近固定端的区域)的内凹结构730的宽度可以小于靠近应力较小的区域(例如，中间区域)的内凹结构730的宽度。

在一些实施例中，多个内凹结构730可以等间距分布。例如，多个内凹结构730中相邻内凹结构730之间的间距都相同。在一些实施例中，多个内凹结构730也可以不等间距分布。例如，多个内凹结构730中相邻内凹结构730之间的间距可以相同或不同。例如，在压电膜700的不同部位(例如靠近固定端的区域、靠近中心点的中间区域)的应力大小不同。在一些实施例中，为了减小应力较大区域因应力过大而断裂的风险，应力较大区域的内凹结构的间距可以大于应力较小区域的内凹结构的间距。可选地，靠近应力较大的区域(例如，靠近固定端的区域)的多个内凹结构730可以不等间距分布；靠近应力较小的区域(例如，中间区域)的多个内凹结构730可以等间距分布。在一些实施例中，为了进一步提高压电膜700的输出效率，应力较大区域的内凹结构的间距可以小于应力较小区域的内凹结构的间距。可选地，可以进一步增加应力较大区域(例如，靠近固定端的区域)的应力。例如，靠近应力较大的区域(例如，靠近固定端的区域)的多个内凹结构730可以等间距分布；靠近应力较小的区域(例如，靠近自由端的区域或中间区域)的多个内凹结构730可以不等间距分布。

在一些实施例中，多个内凹结构730中至少一个内凹结构730的深度可以小于或等于第一电极7121的厚度。在一些实施例中，第一电极7121上可以设置多个向第一压电层7111的厚度方向上凹陷的内凹结构730，且多个内凹结构730不凹陷至第一压电层7111。此时，沿压电膜700的厚度方向上，内凹结构730的深度小于或等于第一电极7121的厚度。在一些实施例中，多个内凹结构730中至少一个内凹结构的深度也可以大于第一电极7121的厚度。在一些实施例中，第一电极7121上可以设置多个向第一压电层7111的厚度方向上凹陷的内凹结构730，且多个内凹结构730凹陷至第一压电层7111，即，多个内凹结构730位于第一电极7121和第一压电层7111中。此时，沿压电膜700的厚度方向上，内凹结构730的深度大于第一电极7121的厚度。在一些实施例中，多个内凹结构730也可以设置在第一压电层7111中，沿压电膜700的厚度方向上，多个内凹结构730从第一压电层711的一个端面向另一个端面凹陷延伸。在一些实施例中，多个内凹结构730中的每个内凹结构730的深度可以相同。例如，所述多个内凹结构730中的每个内凹结构730的深度可以相同且等于所述第一电极7121的厚度。再例如，所述多个内凹结构730中的每个内凹结构730的深度可以相同且大于所述第一电极7121的厚度。在一些实施例中，多个内凹结构730中的至少部分内凹结构730的深度可以不同。在一些实施例中，为了减小应力较大区域因应力过大而断裂的风险，靠近应力较大的区域(例如，靠近固定端的区域)的内凹结构730的深度可以小于第一电极7121的厚度；在应力较小的区域(例如，靠近中间区域)的内凹结构730的深度可以等于或大于第一电极7121的厚度。在一些实施例中，为了进一步提高压电膜700的输出效率，可以进一步增加应力较大区域(例如，靠近固定端的区域)的应力。例如，在考级应力较大的区域(例如，靠近固定端的区域)的内凹结构730的深度可以等于或大于第一电极7121的厚度；靠近应力较小的区域(例如，靠近自由端的区域或中间区域)的内凹结构730的深度可以小于第一电极7121的厚度。

在一些实施例中，基于内凹结构730的形状因子和加工工艺的难易程度的考虑，多个内凹结构730中至少一个内凹结构730的截面形状可以包括但不限于矩形、圆弧、三角形、五边形、或六边形等规则和/或不规则几何形状。矩形的形状因子相对于圆弧、三角形、五边形、或六边形等形状的形状因子更大，相应的应力更大。内凹结构730的截面可以指内凹结构730垂直于压电膜700第二方向的截面。在一些实施例中，多个内凹结构730的截面形状可以相同或不同。在一些实施例中，为了减小应力较大区域因应力过大而断裂的风险，靠近应力较大的区域(例如，靠近固定端的区域)的多个内凹结构730的截面形状可以是形状因子小的形状，例如圆弧；靠近应力较小的区域(例如，靠近中间区域)的多个内凹结构730的截面形状可以是形状因子大的形状，例如矩形。在一些实施例中，为了进一步提高压电膜700的输出效率，可以进一步增加应力较大区域(例如，靠近固定端的区域)的应力。例如，靠近应力较大的区域(例如，靠近固定端的区域)的多个内凹结构730的截面形状可以是形状因子大的形状，例如矩形；靠近应力较小的区域(例如，靠近中间区域)的多个内凹结构730的截面形状可以是形状因子小的形状，例如圆弧。在一些实施例中，为了工艺上较为容易实现，压电膜700上的多个内凹结构730的截面形状可以是具有较大的形状因子且在工艺上也更容易实现的矩形。

在一些实施例中，多个内凹结构730沿压电膜700的第一方向(即内凹结构730的长度方向)上可以为直线、折线、圆弧或者其他曲线等中的一种或多种。在一些实施例中，多个内凹结构730沿压电膜700的第一方向(即内凹结构730的长度方向)上的形状可以相同或不同。在一些实施例中，为了减小应力较大区域因应力过大而断裂的风险，靠近应力较大的区域(例如，靠近固定端的区域)的内凹结构730沿压电膜700的第一方向(即内凹结构730的长度方向)上的形状可以是曲线或折线；靠近应力较小的区域(例如，靠近中间区域)的内凹结构730沿压电膜700的第一方向(即内凹结构730的长度方向)上的形状可以是直线。在一些实施例中，为了进一步提高压电膜700的输出效率，可以进一步增加应力较大区域(例如，靠近固定端的区域)的应力。例如，靠近应力较大的区域(例如，靠近固定端的区域)的内凹结构730沿压电膜700的第一方向(即内凹结构730的长度方向)上的形状可以是直线；靠近应力较小的区域(例如，靠近中间区域)的内凹结构730沿压电膜700的第一方向(即内凹结构730的长度方向)上的形状可以是曲线或折线。在一些实施例中，为了兼顾压电膜700的应力分布和减小压电膜700的断裂风险，多个内凹结构730中每个内凹结构730沿压电膜700的第一方向(即内凹结构730的长度方向)上可以为圆弧。

在一些实施例中，内凹结构730分布在第一电极7121中且内凹结构730的深度等于第一电极7121的厚度时，第一电极7121会被多个内凹结构730分割成多个互不连接的孤立电极。相邻的两个孤立电极之间被多个内凹结构730中的一个内凹结构730分隔。互不连接的孤立电极无法用于传递电信号。因此，为了保证电极能够导通传递电信号，多个互不连接的孤立电极之间可以进行连接。在一些实施例中，多个内凹结构730之间的孤立电极可以通过导电组件电连接。在一些实施例中，导电组件可以包括金属线或覆盖在多个内凹结构730上的金属层。在一些实施例中，具有多个内凹结构730的电极712中相邻的两个孤立电极之间可以通过金属线电连接，从而实现电极整体的连接。沿内凹结构730的分布方向(例如，压电膜700的第一方向和/或第二方向)，通过金属线将各个互不连接的孤立电极串联连接，从而实现第一电极7121的互联。在一些实施例中，所述金属线可以与是所述多个孤立电极一体成型，或通过沉积、印刷、刻蚀等方式覆盖在多个孤立电极或压电层711上，以将多个孤立电极连接起来。在一些实施例中，具有多个内凹结构730的电极712中相邻的两个孤立电极之间可以通过金属层电连接，从而实现电极整体的连接。多个孤立电极贴附在压电层711的表面(即贴附端面)后，在电极712的表面可以沉积一层较薄的金属层，金属层覆盖在多个内凹结构730以及多个孤立电极的表面，孤立电极之间通过金属层实现电极的互联。在一些实施例中，金属层可以具有较强的导电性。在一些实施例中，金属层也可以具有一定的韧性和/或延展性，从而保证金属层具有一定的强度，进而保证金属层不会在内凹结构730处发生弯折而损坏。在一些实施例中，金属层的厚度可以设置的较小，从而减小金属层对第一电极7121和第一压电层7111的应力集中的影响。仅作为示例，金属层的材料可以为钛合金、钛合铂等。

在一些实施例中，通过在压电膜700中设置内凹结构730，内凹结构730可以提高第一压电层7111中的应力，但内凹结构730的存在也会使压电膜700容易发生断裂。因此，为了降低压电膜700的结构断裂风险，保证压电膜700的结构的可靠性，可以在内凹结构730的表面沉积一层或多层高分子材料层。在一些实施例中，压电膜700可以包括覆盖在多个内凹结构730上的高分子材料层。在一些实施例中，高分子材料层的杨氏模量可以小于第一压电层7111或第一电极7121的杨氏模量。在一些实施例中，高分子材料层也可以覆盖整个第一电极7121。在一些实施例中，沿压电膜700厚度方向上，高分子材料层的厚度可以在第一压电层7111厚度的0.1～50倍的范围之内。在一些实施例中，沿压电膜700厚度方向上，高分子材料层的厚度可以在第一压电层7111厚度的1～10倍的范围之内。在一些实施例中，高分子材料层可以包括但不限于PI、PDMS等工艺兼容的材料。

需要说明的是，内凹结构730不仅可以分布在第一电极7121(以及第一压电层7111)中，还可以分布在其他电极(以及压电层)中，例如，第一电极7121、第二电极7122、第三电极7123中的一个或多个电极中。相应地，第一电极7121上包含的多个在第一压电层7111的厚度方向上凹陷的内凹结构可以提高第一压电层7111中的应力，第二电极7122上包含的多个向第一压电层7111(和/或第二压电层7112)的厚度方向上凹陷的内凹结构可以提高第一压电层7111(和/或第二压电层7112)中的应力，第三电极7123上包含的多个向第二压电层7112的厚度方向上凹陷的内凹结构可以提高第二压电层7112中的应力。

在一些实施例中，通过在压电膜700上设置多个内凹结构730来改善压电膜700中的应力分布时，压电膜700的谐振频率可能会发生变化。例如，内凹结构730会降低压电平板或压电膜的结构刚度，从而使压电膜700的谐振频率前移。此时，可以通过减小压电平板或压电膜沿第一方向的尺寸(相当于增大压电平板或压电膜的刚度)以使压电膜700的谐振频率后移，以抵消由于内凹结构730导致的谐振频率前移，从而在整体上保证压电膜700的谐振频率基本不变。在一些实施例中，在压电悬臂梁700的谐振频率不变的前提下，通过设置内凹结构并降低压电平板或压电膜沿第一方向的尺寸，有利于器件的小型化设计。在一些实施例中，由于在电极712中设置了内凹结构730，提升了压电膜700的灵敏度，从而在整体上提高压电膜700的信噪比。

图8是根据本说明书一些实施例所示的压电换能器的频响曲线图。其中，横坐标可以表示压电换能器的频率，单位是Hz，纵坐标表示压电换能器的输出信号幅值，单位是dB。曲线810表示包含内凹结构的压电换能器(例如，包含内凹结构的长度为750um的压电悬臂梁600)的频响曲线；曲线820表示不包含内凹结构的压电换能器(例如，不包含内凹结构且其他结构与压电悬臂梁600相同的1500um压电悬臂梁)的频响曲线。在一些实施例中，通过在压电换能器的电极上或压电换能器上的压电层上设置多个在电极或压电层的厚度方向上凹陷的内凹结构，可以改善压电换能器中的应力分布，提高压电换能器的压电层中的应力，从而提高压电换能器以及压电换能器的输出。例如，如图8所示，对比曲线810和曲线820，包含内凹结构的压电换能器的频响曲线(即，曲线810)相对于不包含内凹结构的压电换能器的频响曲线(即，频响曲线820)整体上移，包含内凹结构的压电换能器的输出大于不包含内凹结构的压电换能器的输出。

在一些实施例中，压电换能器(例如，压电悬臂梁)上设置多个内凹结构时，内凹结构会降低压电悬臂梁的结构刚度，从而使压电换能器的谐振频率前移。此时，可以通过减小压电悬臂梁的长度(相当于增大压电悬臂梁的刚度)以使压电换能器的谐振频率后移，以抵消由于内凹结构导致的谐振频率前移，从而在整体上保证压电换能器的谐振频率基本不变。例如，参见图8中所示的曲线810和曲线820，曲线810对应的谐振频率和曲线820对应的谐振频率都在2000Hz附近。在一些实施例中，通过降低压电悬臂梁的长度来保证压电换能器的谐振频率不变时，还可以有效的降低压电换能器的整体尺寸。如图8所示，在保证压电换能器的谐振频率相近的情况下，有内凹结构的压电换能器比无内凹结构的压电换能器在1kHz处的信号幅值增大了约10dB。因此，内凹结构使得压电换能器的尺寸减小了50％，且信号强度增大了10dB。

上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述详细披露仅仅作为示例，而并不构成对本说明书的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本说明书进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本说明书中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本说明书示范实施例的精神和范围。

同时，本说明书使用了特定词语来描述本说明书的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本说明书至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一个替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本说明书的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。

此外，本领域技术人员可以理解，本说明书的各方面可以通过若干具有可专利性的种类或情况进行说明和描述，包括任何新的和有用的工序、机器、产品或物质的组合，或对他们的任何新的和有用的改进。相应地，本说明书的各个方面可以完全由硬件执行、可以完全由软件(包括固件、常驻软件、微码等)执行、也可以由硬件和软件组合执行。以上硬件或软件均可被称为“数据块”、“模块”、“引擎”、“单元”、“组件”或“系统”。此外，本说明书的各方面可能表现为位于一个或多个计算机可读介质中的计算机产品，该产品包括计算机可读程序编码。

计算机存储介质可能包含一个内含有计算机程序编码的传播数据信号，例如在基带上或作为载波的一部分。该传播信号可能有多种表现形式，包括电磁形式、光形式等，或合适的组合形式。计算机存储介质可以是除计算机可读存储介质之外的任何计算机可读介质，该介质可以通过连接至一个指令执行系统、装置或设备以实现通讯、传播或传输供使用的程序。位于计算机存储介质上的程序编码可以通过任何合适的介质进行传播，包括无线电、电缆、光纤电缆、RF、或类似介质，或任何上述介质的组合。

本说明书各部分操作所需的计算机程序编码可以用任意一种或多种程序语言编写，包括面向对象编程语言如Java、Scala、Smalltalk、Eiffel、JADE、Emerald、C++、C#、VB.NET、Python等，常规程序化编程语言如C语言、Visual Basic、Fortran 2003、Perl、COBOL 2002、PHP、ABAP，动态编程语言如Python、Ruby和Groovy，或其他编程语言等。该程序编码可以完全在用户计算机上运行、或作为独立的软件包在用户计算机上运行、或部分在用户计算机上运行部分在远程计算机运行、或完全在远程计算机或服务器上运行。在后种情况下，远程计算机可以通过任何网络形式与用户计算机连接，比如局域网(LAN)或广域网(WAN)，或连接至外部计算机(例如通过因特网)，或在云计算环境中，或作为服务使用如软件即服务(SaaS)。

此外，除非权利要求中明确说明，本说明书所述处理元素和序列的顺序、数字字母的使用、或其他名称的使用，并非用于限定本说明书流程和方法的顺序。尽管上述披露中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的发明实施例，但应当理解的是，该类细节仅起到说明的目的，附加的权利要求并不仅限于披露的实施例，相反，权利要求旨在覆盖所有符合本说明书实施例实质和范围的修正和等价组合。例如，虽然以上所描述的系统组件可以通过硬件设备实现，但是也可以只通过软件的解决方案得以实现，如在现有的服务器或移动设备上安装所描述的系统。

同理，应当注意的是，为了简化本说明书披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本说明书实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本说明书对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。

一些实施例中使用了描述成分、属性数量的数字，应当理解的是，此类用于实施例描述的数字，在一些示例中使用了修饰词“大约”、“近似”或“大体上”来修饰。除非另外说明，“大约”、“近似”或“大体上”表明所述数字允许有±20％的变化。相应地，在一些实施例中，说明书和权利要求中使用的数值参数均为近似值，该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中，数值参数应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本说明书一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值，在具体实施例中，此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。

针对本说明书引用的每个专利、专利申请、专利申请公开物和其他材料，如文章、书籍、说明书、出版物、文档等，特此将其全部内容并入本说明书作为参考。与本说明书内容不一致或产生冲突的申请历史文件除外，对本说明书权利要求最广范围有限制的文件(当前或之后附加于本说明书中的)也除外。需要说明的是，如果本说明书附属材料中的描述、定义、和/或术语的使用与本说明书所述内容有不一致或冲突的地方，以本说明书的描述、定义和/或术语的使用为准。

最后，应当理解的是，本说明书中所述实施例仅用以说明本说明书实施例的原则。其他的变形也可能属于本说明书的范围。因此，作为示例而非限制，本说明书实施例的替代配置可视为与本说明书的教导一致。相应地，本说明书的实施例不仅限于本说明书明确介绍和描述的实施例。

Claims (15)

1.一种压电换能器，包括：

压电层；以及

电极，所述电极覆盖在所述压电层的至少一个表面上，且所述电极上或所述压电层上包含多个向所述电极或所述压电层的厚度方向上凹陷的内凹结构。

2.根据权利要求1所述的压电换能器，其特征在于，包括压电悬臂梁。

3.根据权利要求2所述的压电换能器，其特征在于，所述多个内凹结构包括沿所述压电悬臂梁长度方向上分布的多个凹槽，每个凹槽沿所述压电悬臂梁宽度方向延伸。

4.根据权利要求2所述的压电换能器，其特征在于，所述多个内凹结构包括沿所述压电悬臂梁长度方向和宽度方向上分布的孔阵列。

5.根据权利要求2所述的压电换能器，其特征在于，所述多个内凹结构分布在靠近所述压电悬臂梁固定端的区域，所述靠近所述压电悬臂梁固定端的区域的长度在所述压电悬臂梁长度的1/3～1/4范围内。

6.根据权利要求1所述的压电换能器，其特征在于，包括压电平板或压电膜。

7.根据权利要求6所述的压电换能器，其特征在于，所述多个内凹结构包括沿第一方向上分布的多个凹槽，所述第一方向从所述压电层的中心指向所述压电层的边界。

8.根据权利要求6所述的压电换能器，其特征在于，所述多个内凹结构包括沿第一方向和第二方向上分布的孔阵列，所述第一方向从所述压电层的中心指向所述压电层的边界，所述第二方向与所述压电层的边界平行。

9.根据权利要求6所述的压电换能器，其特征在于，所述内凹结构分布在以下区域之一：

所述压电层的子区域内，或

所述压电层的子区域外和所述压电层的边界内，其中，所述子区域是所述压电层的中心与所述压电层的边界之间距离的中点围成的区域。

10.根据权利要求1所述的压电换能器，其特征在于，所述多个内凹结构中相邻两个内凹结构的间距小于所述相邻两个内凹结构中一个内凹结构的深度的3倍。

11.根据权利要求1所述的压电换能器，其特征在于，所述多个内凹结构中至少一个内凹结构的宽度等于所述多个内凹结构中一个内凹结构的深度的1～2倍。

12.根据权利要求1所述的压电换能器，其特征在于，所述多个内凹结构中至少一个内凹结构沿所述内凹结构长度方向上为圆弧。

13.根据权利要求1所述的压电换能器，其特征在于，还包括覆盖在所述多个内凹结构上的高分子材料层。

14.一种声学输出设备，包括如权利要求1-13中任意一项所述的压电换能器。

15.一种传声设备，包括如权利要求1-13中任意一项所述的压电换能器。