Ang piezoelectric effect at ang aplikasyon nito sa teknolohiya

Noong 1880, natuklasan ng magkapatid na Jacques at Pierre Curie na kapag ang ilang mga natural na kristal ay na-compress o naunat, ang mga singil sa kuryente ay lumitaw sa mga gilid ng mga kristal. Tinawag ng magkakapatid ang hindi pangkaraniwang bagay na ito na "piezoelectricity" (ang salitang Griyego na "piezo" ay nangangahulugang "pindutin"), at sila mismo ang tumawag sa gayong mga kristal na piezoelectric na kristal.

Tulad ng nangyari, ang mga tourmaline crystal, quartz at iba pang natural na kristal, pati na rin ang maraming artipisyal na lumaki na kristal, ay may epekto na piezoelectric. Ang ganitong mga kristal ay regular na idinaragdag sa listahan ng mga kilalang piezoelectric na kristal.

Kapag ang naturang piezoelectric na kristal ay naunat o na-compress sa nais na direksyon, ang kabaligtaran ng mga singil sa kuryente na may maliit na potensyal na pagkakaiba ay lilitaw sa ilan sa mga ibabaw nito.

Kung inilalagay namin ang mga electrodes na konektado sa bawat isa sa mga mukha na ito, pagkatapos ay sa sandali ng compression o pag-inat ng kristal, isang maikling electrical impulse ang lilitaw sa circuit na nabuo ng mga electrodes.Ito ang magiging manifestation ng piezoelectric effect... Sa pare-pareho ang presyon, ang gayong salpok ay hindi magaganap.

Ang mga likas na katangian ng mga kristal na ito ay ginagawang posible upang makabuo ng tumpak at sensitibong mga instrumento.

Ang piezoelectric na kristal ay lubos na nababanat. Kapag ang puwersa ay deformed, ang kristal ay bumalik sa orihinal na dami at hugis nito nang walang pagkawalang-galaw. Ito ay nagkakahalaga ng pagsisikap muli o baguhin kung ano ang nailapat na, at agad itong tutugon sa isang bagong kasalukuyang salpok. Ito ang pinakamahusay na recorder para maabot ang mahinang mekanikal na vibrations. Ang kasalukuyang sa circuit ng vibrating crystal ay maliit at ito ay isang hadlang sa panahon ng pagtuklas ng piezoelectric effect ng magkapatid na Curie.

Sa modernong teknolohiya, hindi ito isang balakid, dahil ang kasalukuyang ay maaaring palakasin ng milyun-milyong beses. Alam na ngayon na ang ilang mga kristal ay may napakalaking epekto ng piezoelectric. At ang kasalukuyang nakuha mula sa kanila ay maaaring maipadala sa mga wire sa mahabang distansya, kahit na walang paunang amplification.

Ang mga piezoelectric na kristal ay ginamit sa ultrasonic flaw detection upang makita ang mga depekto sa mga produktong metal. Sa mga electromechanical converter para sa radio frequency stabilization, sa mga filter ng multi-channel na komunikasyon sa telepono kapag ang ilang mga pag-uusap ay isinasagawa nang sabay-sabay sa isang wire, sa presyon at makakuha ng mga sensor, sa mga adaptor, sa ultrasonic paghihinang — sa maraming teknikal na larangan, ang mga piezoelectric na kristal ay nakuha ang kanilang hindi matitinag na posisyon.

Ang isang mahalagang katangian ng mga piezoelectric na kristal ay isang reverse piezoelectric effect din... Kung ang mga singil ng magkasalungat na mga palatandaan ay inilapat sa ilang mga ibabaw ng kristal, kung gayon ang mga kristal mismo ay magiging deformed sa kasong ito.Kung ang mga de-koryenteng panginginig ng boses ng isang dalas ng audio ay inilapat sa isang kristal, magsisimula itong mag-vibrate sa parehong dalas at ang mga sound wave ay masasabik sa nakapalibot na hangin. Kaya ang parehong kristal ay maaaring kumilos bilang parehong mikropono at speaker.

Ang isa pang tampok ng piezoelectric crystals ay ginagawa silang isang mahalagang bahagi ng modernong teknolohiya ng radyo. Ang pagkakaroon ng natural na dalas ng mga mekanikal na panginginig ng boses, ang kristal ay nagsisimulang mag-vibrate lalo na nang malakas sa sandaling ang dalas ng inilapat na alternating boltahe ay kasabay nito.

Ito ay isang pagpapakita ng electromechanical resonance, batay sa kung saan nilikha ang mga piezoelectric stabilizer, dahil sa kung saan ang isang pare-pareho ang dalas ay pinananatili sa mga generator ng tuluy-tuloy na mga oscillations.

Tumutugon sila sa katulad na paraan sa mga mekanikal na panginginig ng boses na ang dalas ay tumutugma sa natural na dalas ng panginginig ng boses ng piezoelectric na kristal. Binibigyang-daan ka nitong lumikha ng mga acoustic device na pumipili mula sa lahat ng tunog na umaabot sa kanila lamang ang mga kinakailangan para sa isang layunin o iba pa.

Ang buong kristal ay hindi kinukuha para sa mga piezoelectric na aparato. Ang mga kristal ay pinutol sa mga layer na mahigpit na nakatuon sa kanilang mga crystallographic axes, ang mga layer na ito ay ginawa sa hugis-parihaba o pabilog na mga plato, na pagkatapos ay pinakintab sa isang tiyak na laki. Ang kapal ng mga plato ay maingat na pinananatili dahil ang resonant frequency ng mga oscillations ay nakasalalay dito. Ang isa o higit pang mga plato na konektado ng mga layer ng metal sa dalawang malawak na ibabaw ay tinatawag na mga elemento ng piezoelectric.