圧電効果とは–動作とその応用

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最初の圧電効果は、1880年に2人の科学者の兄弟、つまり「ピエールキュリー」と「ジャック」によって発明されました。この効果は、結晶に加えられた圧力から見出されました。さもなければ、水晶は材料に電荷を形成します。その後、彼らは圧電効果のようなその科学的事実に言及しました。 「キュリー兄弟」はすぐに「 逆圧電効果 」、そして彼らが結晶端子に電界が必要とされるときはいつでも、それが歪みにつながることを確認した後。これは逆圧電効果として知られています。名前 圧電 ギリシャ語から取られています。ピエゾワードの意味は押され、そうでなければ絞りますが、電気は琥珀を意味します。

圧電効果とは何ですか?

ザ・ 圧電効果 次のように定義できます 加えられた機械的圧力に応じて電荷を生成するための特定の材料の能力。この効果の唯一の特徴の1つはリバーシブルです。つまり、 材料 ストレート圧電効果を表示し、リバース圧電効果も表示します。




圧電効果

圧電効果

圧電材料が機械的応力の下にある場合は常に、材料内で+ veおよび–veの電荷キャリアの移動が発生し、その結果、外部電界が発生します。それらが反転すると、外部電界も圧電材料を拡張します。



圧電効果の応用は主に 製作 音の検出、マイクロバランス、高電圧の生成、電子周波数、非常に微細な光学アセンブリの集束。これは、STM、AFM(走査型プローブ顕微鏡)のような原子間力顕微鏡による科学的機器手法の図の基礎です。の一般的なアプリケーション 圧電効果 シガレットライターの爆発源です。

圧電効果の例

私たちが議論したように、 電気 圧電材料を圧搾することで生成できます。ザ・ 結晶の圧電効果は 以下で説明します。圧電効果は、圧電材料の圧縮中に発生します。圧電結晶のような圧電材料は、以下の例に示す2つの金属板の間に配置されます。圧電性は、機械的応力を加えることによって材料を圧搾するたびに生成できます。

圧電効果の例

圧電効果の例

上の図では、材料の両端​​に電位があります。上記の回路の金属板は、圧電結晶で挟むことができます。 2枚の金属板が電荷を集め、圧電性と呼ばれる電圧を発生させます。


この方法では、圧電効果は小さなバッテリーとして機能します。 電気を生成します 。だからこれは 直接圧電効果 。圧力センサー、マイク、ハイドロフォン、センシングタイプのデバイスなど、直接圧電効果を使用できるデバイスがいくつかあります。

逆圧電効果

逆または 逆圧電効果 圧電効果が逆転するときはいつでも、と定義することができます。これは適用することによって形成することができます 電気エネルギー 結晶を膨張させます。この効果の主な機能は、電気エネルギーを機械エネルギーに変換することです。

逆圧電効果

逆圧電効果

この効果を利用することで、音声音波を発生させる装置を開発することができます。これらのデバイスの最良の例は、スピーカー、それ以外の場合はブザーです。

これらのスピーカーを使用する主な利点は、スピーカーが非常に薄いため、さまざまな電話で機能することです。ソナートランスデューサーや医療用超音波でさえ、 逆圧電原理 。非オーディオ逆圧電デバイスは、アクチュエータとモーターで構成されます。

この効果の使い方は?

ザ・ 圧電結晶 ねじれは、さまざまな周波数でさまざまな方法で実行できます。このねじれは、振動モードと呼ばれます。結晶の設計は、さまざまな振動モードを実現するためにさまざまな形状に行うことができます。
多数の周波数範囲を操作するために拡張されたいくつかのモードがあり、ほとんど、費用効果が高く、高性能のデバイスを理解します。

これらのモードにより、低kHz-MHz範囲内で動作する製品を作成できます。振動モードは、曲げ、縦方向、面積、半径、厚させん断、厚さトラップ、弾性表面波、およびBGS波です。

セラミックは重要なコレクションです 圧電材料 。村田製作所は、これらのさまざまな振動モードとセラミックを使用して、セラミック弁別器、セラミックトラップ、セラミックなどの多くの価値ある製品を製造しています。 BPF(バンドパスフィルター) 、セラミック共振子、ブザー、SAWフィルター。

圧電効果アプリケーション

圧電効果の用途は次のとおりです。

  • リンクを参照して、 圧電効果プロジェクト すなわち 足音発電システム
  • 圧電 センサー エンジンノックセンサー、圧力センサー、ソナー機器などのさまざまな用途の産業用アプリケーションで使用されます。
  • 圧電 アクチュエータ ディーゼル燃料噴射装置、高速応答ソレノイド、光学調整、超音波洗浄、超音波溶接、圧電モーター、スタックアクチュエータ、ストライプアクチュエータ、圧電リレーなど、さまざまな用途の産業用アプリケーションで使用されています。
  • 圧電トランスデューサ 超音波イメージング、超音波手順、などのさまざまな用途の医療アプリケーションで使用されます
  • 圧電アクチュエータは、圧電プリンタ(ドットマトリックスプリンタ、インクジェットプリンタ)、圧電スピーカー(携帯電話、イヤフォン、音を出すおもちゃ、音楽のグリーティングカード、音楽の風船)などの家電製品で使用されています。圧電ブザー、圧電加湿器、および電子歯ブラシ。
  • 圧電材料は、楽器のピックアップやマイクなどの音楽アプリケーションで使用されます。
  • 圧電性は、マイクロロボティクス、進路変更弾丸などの防衛アプリケーションで使用されます。
  • 圧電性は、圧電イグナイター、発電、MEMS(Microelectronic Mechanical Systems)、テニスラケットなどの他のアプリケーションで使用されます。

したがって、これはすべての概要についてです 圧電効果 。上記の情報から、最後に、圧電効果は、機械的応力が加えられたときに電気エネルギーを生成する特定の材料の能力であると結論付けることができます。この効果の主な特性は可逆的です。つまり、直接圧電を生成する材料は逆圧電効果も生成します。ここにあなたへの質問があります、 超音波の圧電効果は何ですか