圧電セラミックは、酸化物の高温焼結と固相反応によって形成される多結晶材料であり、高 DC 電圧で分極した後に独特の圧電特性を示します。この材料は、機械エネルギーと電気エネルギーの双方向変換を実現できます。圧電効果には 2 つの側面が含まれます。正の圧電効果 - 物理的圧力を加えて材料内に電荷を生成し、機械エネルギーを電気エネルギーに変換します。逆圧電効果 - 電場を加えて材料を変形させ、電気エネルギーを機械エネルギーに変換します。これらの特性により、圧電セラミックは音を発する部品としての使用に特に適しています。
圧電効果は、物理的な圧力が加えられると電荷を生成したり、加えられた電気エネルギーを機械エネルギーに変換したりすることができます。 （画像出典：BeStar Technologies, Inc.）
ヘッドフォンでは、圧電セラミックドライバーが交流電圧を使用して取り付けられた金属基板層を振動させ、音を生成します。この方式はエネルギー変換効率が高く、応答速度が非常に速い。圧電セラミックスの硬度はダイヤモンドに次いで非常に高いです。この特性を振動板素材として使用すると、繊細で滑らかな弦音を再現し、優れたリスニング耐久性を実現します。
ダイナミックドライバー＋圧電セラミックイヤホンの画期的なメリット
圧電セラミックユニットをヘッドフォンに革新的に応用することで、高周波応答における従来のダイナミックコイルドライバーの欠点を効果的に補います。 BeStar Technologies は、ヘッドフォンの高周波補償ユニット用に特別に設計された一連の多層圧電セラミックを開発しました。このシリーズの特徴は、小型、シンプルな構造、低駆動電圧です。
従来のダイナミック コイル ドライバーと比較して、圧電セラミック ユニットは高周波性能において大きな利点を持っています。一般的な TWS イヤホンの周波数範囲は 20 Hz ～ 20 kHz ですが、ダイナミック コイル ドライバーでは通常、10 kHz 付近で大幅な減衰が発生します。対照的に、圧電セラミックユニットは、30kHz で 15dB の減衰、40kHz で 30dB の減衰しか維持できません。この性能はバランスドアーマチュアドライブの性能を上回ります。さらに、バランスド・アーマチュア・ドライバーと比較して、ダイナミック・コイルと圧電セラミック・ドライバーの組み合わせは複雑な周波数分割ネットワークを必要としないため、変換プロセス中のオーディオ信号の損失が軽減され、サウンドの遷移がより自然になります。この方法は、サイズの縮小とコストの節約にも役立ちます。
HONOR Earbuds 3 Pro などの実用的な製品は、ダイナミック コイル ユニットとセラミック高周波ユニットを組み合わせた同軸デュアル ドライブ設計を通じて、この組み合わせスキームの実現可能性を実証しています。