Der erste piezoelektrische Effekt wurde im Jahr 1880 von zwei Brüdern der Wissenschaftler erfunden, nämlich 'Pierre Curie' und 'Jacques'. Dieser Effekt wurde durch den auf den Kristall ausgeübten Druck festgestellt, da sonst Quarz im Material eine elektrische Ladung bildet. Danach verwiesen sie auf diese wissenschaftliche Tatsache wie den piezoelektrischen Effekt. Die 'Curie Brüder' erfanden schnell die ' inverser piezoelektrischer Effekt ”Und nachdem sie bestätigt haben, dass ein elektrisches Feld an den Kristallanschlüssen erforderlich ist, führt dies zu einer Verzerrung. Dies ist als inverser piezoelektrischer Effekt bekannt. Der Name piezoelektrisch wird aus dem griechischen Wort genommen. Die Bedeutung des Piezo-Wortes wird gedrückt, sonst drücken, während elektrisch Bernstein bedeutet.
Was ist der piezoelektrische Effekt?
Das Piezoelektrischer Effekt kann definiert werden als die Fähigkeit bestimmter Materialien, eine elektrische Ladung als Reaktion auf den angelegten mechanischen Druck zu erzeugen. Eine der exklusiven Eigenschaften dieses Effekts ist reversibel. Das bedeutet die Materialien Anzeigen des geraden piezoelektrischen Effekts und Anzeigen des umgekehrten piezoelektrischen Effekts.
Piezoelektrischer Effekt
Wenn sich piezoelektrisches Material unter mechanischer Beanspruchung befindet, findet eine Übertragung der + ve sowie –ve Ladungsträger innerhalb des Materials statt, die während eines äußeren elektrischen Feldes auftritt. Wenn sie invertiert sind, erweitert ein externes elektrisches Feld auch das piezoelektrische Material.
Die Anwendungen des piezoelektrischen Effekts betreffen hauptsächlich in die Herstellung sowie Schallerkennung, Mikrowaagen, Erzeugung hoher Spannungen sowie elektronische Frequenz, Fokussierung sehr feiner optischer Baugruppen. Dies ist die Grundlage für eine Reihe wissenschaftlicher instrumenteller Methoden durch atomare Auflösung wie STM, AFM (Rastersondenmikroskope). Die gemeinsame Anwendung der piezoelektrischer Effekt ist die Explosionsquelle von Feuerzeugen.
Beispiel für einen piezoelektrischen Effekt
Wie wir besprochen haben, der Strom kann durch Zusammendrücken eines piezoelektrischen Materials erzeugt werden. Das piezoelektrischer Effekt in einem Kristall ist nachfolgend diskutiert. Der piezoelektrische Effekt tritt während der Kompression des piezoelektrischen Materials auf. Piezokeramisches Material wie der piezoelektrische Kristall wird zwischen die beiden Metallplatten gelegt, die im folgenden Beispiel gezeigt sind. Die Piezoelektrizität kann immer dann erzeugt werden, wenn das Material durch Aufbringen mechanischer Beanspruchung zusammengedrückt wird.
Beispiel für einen piezoelektrischen Effekt
In der obigen Abbildung liegt ein Spannungspotential über dem Material an. Die Metallplatten in der obigen Schaltung können zwischen dem piezoelektrischen Kristall angeordnet sein. Die beiden Metallplatten sammeln die Ladungen, wodurch eine Spannung erzeugt wird, die als Piezoelektrizität bekannt ist.
Bei diesem Verfahren fungiert der piezoelektrische Effekt wie eine kleine Batterie erzeugt Strom . Das nennt man also das direkter piezoelektrischer Effekt . Es gibt verschiedene Geräte, die direkte piezoelektrische Effekte verwenden können, wie Drucksensoren, Mikrofone, Hydrophone und Sensortypen.
Inverser piezoelektrischer Effekt
Die Umkehrung oder umgekehrter piezoelektrischer Effekt kann definiert werden als, wann immer der piezoelektrische Effekt umgekehrt wird. Dies kann durch Auftragen gebildet werden elektrische Energie einen Kristall ausdehnen lassen. Die Hauptfunktion dieses Effekts besteht darin, elektrische Energie in mechanische Energie umzuwandeln.
Inverser piezoelektrischer Effekt
Mit diesem Effekt können wir Geräte entwickeln, um Audio-Schallwellen zu erzeugen. Die besten Beispiele für diese Geräte sind Lautsprecher, ansonsten Summer.
Der Hauptvorteil der Verwendung dieser Lautsprecher besteht darin, dass sie extrem dünn sind, wodurch sie in einer Vielzahl von Telefonen funktionsfähig sind. Sogar Sonarwandler sowie medizinischer Ultraschall verwenden die inverses piezoelektrisches Prinzip . Nicht-Audio-Piezo-Umkehrgeräte umfassen sowohl Aktoren als auch Motoren.
Wie verwende ich diesen Effekt?
Das piezoelektrischer Kristall Das Verdrehen kann auf unterschiedliche Weise mit unterschiedlichen Frequenzen erfolgen. Diese Verdrehung kann als Vibrationsmodus bezeichnet werden. Das Entwerfen des Kristalls kann in eine Vielzahl von Formen erfolgen, um verschiedene Schwingungsmodi zu erreichen.
Es wurden verschiedene Modi für den Betrieb zahlreicher Frequenzbereiche erweitert, um kleine, kostengünstige und leistungsstarke Geräte zu verstehen.
Mit diesen Modi können wir Produkte erstellen, die im Bereich niedriger kHz-MHz arbeiten. Die Vibrationsmodi sind Biegung, Längsrichtung, Fläche, Radius, Dickenscherung, eingeschlossene Dicke, akustische Oberflächenwelle und BGS-Welle.
Keramik ist eine bedeutende Sammlung von piezoelektrische Materialien . Murata verwendet diese verschiedenen Vibrationsmodi sowie Keramik zur Herstellung zahlreicher wertvoller Produkte wie Keramikdiskriminatoren, Keramikfallen und Keramik BPFs (Bandpassfilter) , Keramikresonatoren, Summer sowie SAW-Filter.
Anwendungen mit piezoelektrischem Effekt
Die Anwendungen des piezoelektrischen Effekts umfassen Folgendes.
- Bitte beziehen Sie sich auf den Link, um mehr über die zu erfahren Projekt mit piezoelektrischem Effekt nämlich Schrittstrom-Stromerzeugungssystem .
- Piezoelektrisch Sensoren werden in industriellen Anwendungen für eine Vielzahl von Anwendungen wie Motorklopfsensoren, Drucksensoren, Sonarausrüstung usw. verwendet.
- Piezoelektrisch Aktuatoren werden in industriellen Anwendungen für eine Vielzahl von Anwendungen wie Dieseleinspritzdüsen, schnell ansprechende Magnetspulen, optische Einstellung, Ultraschallreinigung, Ultraschallschweißen, piezoelektrische Motoren, Stapelaktuatoren, Streifenaktuatoren, piezoelektrische Relais usw. verwendet.
- Piezoelektrische Wandler werden in medizinischen Anwendungen für eine Vielzahl von Anwendungen wie Ultraschallbildgebung, Ultraschallverfahren,
- Piezoelektrische Aktoren werden in der Unterhaltungselektronik wie Piezoelektrischen Druckern (Nadeldrucker, Tintenstrahldrucker), piezoelektrischen Lautsprechern (Mobiltelefone, Ohrhörer, Spielzeug zur Tonerzeugung, Musikgrußkarten und Musikballons) verwendet. Piezoelektrische Summer, piezoelektrische Luftbefeuchter und elektronische Zahnbürsten.
- Piezoelektrische Materialien werden in Musikanwendungen wie Instrumenten-Tonabnehmern und Mikrofonen verwendet.
- Piezoelektrizität wird in Verteidigungsanwendungen wie Mikrorobotik, Kurswechselkugeln usw. verwendet.
- Piezoelektrizität wird in einigen anderen Anwendungen wie piezoelektrischen Zündgeräten, Stromerzeugung, MEMS (Microelectronic Mechanical Systems), Tennisschlägern usw. verwendet.
Hier geht es also um einen Überblick über die piezoelektrischer Effekt . Aus den obigen Informationen können wir schließlich schließen, dass der piezoelektrische Effekt die Fähigkeit bestimmter Materialien ist, elektrische Energie zu erzeugen, wenn mechanische Beanspruchung angewendet wird. Die Hauptmerkmale dieses Effekts sind reversibel, was bedeutet, dass die Materialien, die das direkte Piezoelektrikum erzeugen, auch den umgekehrten piezoelektrischen Effekt erzeugen. Hier ist eine Frage an Sie, Was ist der piezoelektrische Effekt im Ultraschall ?
