1. Моя освіта – реферати, конспекти, доповіді
  2. Фізика
  3. П’єзоелектричний ефект – доповідь

П’єзоелектричний ефект – доповідь

У 1880 році брати Кюрі виявили, що в процесі деформації сегнетової солі на її поверхні виникають поляризаційні заряди. Це явище було названо прямим п’єзоелектричним ефектом.

Якщо на кристал впливати зовнішнім електричним полем, він починає деформуватися, тобто, виникає зворотний п’єзоелектричний ефект.

Однак ці зміни не спостерігаються в кристалах, що мають центр симетрії, наприклад, в сульфіді свинцю.

Якщо на такий кристал впливати зовнішнім електричним полем, підґратки негативних і позитивних іонів змістяться в протилежні сторони. Це призводить до поляризації кристалів.

В даному випадку ми спостерігаємо електрострикції, при якій деформація пропорційна квадрату електричного поля. Тому електрострикції відносять до класу парних ефектів.

ΔX1 = ΔX2

Якщо такий кристал розтягувати або стискати, то електричні моменти позитивних диполів будуть рівні за величиною електричним моментам негативних диполів. Тобто, зміна поляризації діелектрика не відбувається, і п’єзоефект не виникає.

У кристалах з низькою симетрією при деформації з’являються додаткові сили зворотного п’єзоефекту, які протидіють зовнішнім впливам.

Таким чином, в кристалі, у якого немає центру симетрії в розподілі зарядів, величина і напрямок вектора зсуву залежить від величини і напрямки зовнішнього поля.

Завдяки цьому можна здійснювати різні типи деформації п’єзокристал. Склеюючи п’єзоелектричні пластинки, можна отримати елемент, що працює на стиск.

У цій конструкції пьезопластінкі працює на вигин.

П’єзокераміка

Якщо до такого п’єзоелементи докласти змінне поле, в ньому збудяться пружні коливання і виникнуть акустичні хвилі. Для виготовлення п’єзоелектричних виробів застосовують п’єзокераміка. Вона являє собою полікристалів сегнетоелектричних сполук або тверді розчини на їх основі. Змінюючи склад компонентів і геометричні форми кераміки, можна управляти її п’єзоелектричними параметрами.

Прямі та зворотні п’єзоелектричні ефекти знаходять застосування в різноманітної електронної апаратури. Багато вузлів електроакустичної, радіоелектронної та вимірювальної апаратури: хвилеводи, резонатори, умножители частоти, мікросхеми, фільтри працюють, використовуючи властивості п’єзокераміки.

П’єзоелектричні двигуни

Активним елементом п’єзоелектричного двигуна служить п’єзоелемент.

Протягом одного періоду коливань джерела змінного електричного поля він розтягується і взаємодіє з ротором, а в іншому повертається у вихідне положення.

Чудові електричні і механічні характеристики дозволяють пьезодвігателей успішно конкурувати зі звичайними електричними мікромашин.

П’єзоелектричні трансформатори

Принцип їх дії також заснований на використанні властивостей п’єзокераміки. Під дією вхідної напруги в збудника виникає зворотний п’єзоефект.

Хвиля деформації передається в генераторну секцію, де за рахунок прямого п’єзоефекту змінюється поляризація діелектрика, що призводить до зміни вихідного напруги.

Так як в п’єзотрансформатор вхід і вихід гальванічно розв’язані, то функціональні можливості перетворення вхідного сигналу по напрузі і струму, узгодження його з навантаженням по входу і виходу, краще, ніж у звичайних трансформаторів.

Дослідження різноманітних явищ сегнетоелектрики і п’єзоелектрики тривають. Немає сумнівів, що в майбутньому з’являться прилади, засновані на нових і дивних фізичних ефектах в твердому тілі.

ПОДІЛИТИСЯ:

Дивіться також:
Термодинамічна система