Et af problemerne med moderne elektronik og elektroteknik er omdannelsen af elektrisk strøm til mekanisk bevægelse og omvendt. Det opstår på grund af den forskellige karakter af mekanisk bevægelse og elektrisk strøm. Der er forskellige tilgange til løsning af dette problem, hver med sin egen enhedsklasse. Den piezoelektriske teknik diskuteres derefter.
Essensen af den piezoelektriske effekt og dens vigtigste egenskaber
De første rapporter om den piezoelektriske effekt blev offentliggjort i 1880 i Frankrig af Curie-brødrene. De fandt ud af, at der under mekanisk deformation af kvarts og nogle andre krystallinske materialer ved tryk, kompression, strækning og vridning vises en elektrisk ladning på den. Forfatterne af opdagelsen kaldte sådanne afgifter piezoelektricitet fra det græske ord "crush". Følgelig blev materialer med en sådan egenskab tildelt dem til gruppen af piezoelektriske stoffer.
En bemærkelsesværdig kvalitet af den piezoelektriske effekt er dens reversibilitet, som illustreret i figur 1. Med andre ord skaber ethvert piezoelektrisk materiale ikke kun en elektrisk ladning ved tryk, men begynder også at ændre sit volumen, når det er i et elektrisk felt.
Piezoelektriske enheder er udbredt i moderne teknologi. Dette letter ved:
- billighed, udbredelse og let forarbejdning af piezoelektriske materialer;
- god stabilitet af deres elektriske og mekaniske egenskaber over tid.
Af ingen ringe betydning er det faktum, at størrelsen af både opladningen i sig selv og de mekaniske forskydninger i nogle tilfælde er de tilstrækkelige til deres direkte brug uden inddragelse af yderligere forstærkere.
Nogle applikationer
Her er blot nogle få eksempler på piezoelektrisk teknologi til massebrug.
Den håndholdte piezo-lighter gik på massesalg tilbage i 70'erne. sidste århundrede. Den elektricitet, der vises på krystallen, når du trykker på tasten, går til elektroderne, mellem hvilke en gnist springer ud under afladningen og antænder gassen. I øjeblikket er gaskomfurer fra midterste og ældre modeller udstyret med indbyggede elementer, figur 2.
Piezo-filteret er populært inden for elektronik på grund af det faktum, at et piezokrystal som et mekanisk system har en meget høj vibrationsværdi. Som et resultat kan det reducere filtreringsbåndbredden betydeligt og effektivt adskille signaler fra hinanden.
Ekkolodet bruger en krystal som en emitter af lydende akustiske bølger og en signalmodtager, reflekteret fra enhver undervandshindring (bund, fisk, drivved, ubåd osv.), billede 3.
Mikrobevægelser af fokuseringselementer fra tv-kameraer, elektronisk-mekaniske afbrydere af optiske signaler og andre elementer. Fordelagtigt ved, at de skaber lineær bevægelse direkte uden mellemliggende transformation fra roterende.
Mobiltelefonsummer, der vibrerer et opkald i lydløs tilstand.
Piezo hoveder til inkjet-printere til at kontrollere processen med at påføre blæk på papir.