압전 효과와 기술에서의 응용

1880년에 Jacques와 Pierre Curie 형제는 특정 천연 결정이 압축되거나 늘어날 때 결정의 가장자리에 전하가 발생한다는 사실을 발견했습니다. 형제들은 이 현상을 "압전성"(그리스어 "piezo"는 "누르다"를 의미함)이라고 불렀고, 그들 스스로 그러한 결정을 압전 결정이라고 불렀습니다.

결과적으로 전기석 결정, 석영 및 기타 천연 결정과 인공적으로 성장한 많은 결정은 압전 효과가 있습니다. 이러한 결정은 이미 알려진 압전 결정 목록에 정기적으로 추가됩니다.

이러한 압전 결정체를 원하는 방향으로 늘리거나 압축하면 그 표면의 일부에 작은 전위차를 가진 반대 전하가 나타난다.

이 면에 서로 연결된 전극을 놓으면 결정이 압축되거나 늘어나는 순간 전극에 의해 형성된 회로에 짧은 전기 충격이 나타납니다.이것은 압전 효과의 표현이 될 것입니다. 일정한 압력에서는 그러한 충격이 발생하지 않습니다.

이러한 크리스탈의 고유한 특성으로 인해 정확하고 민감한 기기를 생산할 수 있습니다.

압전 크리스탈은 매우 탄력적입니다. 힘이 변형되면 결정은 관성 없이 원래의 부피와 모양으로 돌아갑니다. 다시 노력하거나 이미 적용된 것을 변경할 가치가 있으며 새로운 현재 충동으로 즉시 응답합니다. 매우 약한 기계적 진동에 도달하는 데 가장 적합한 레코더입니다. 진동 수정 회로의 전류는 작으며 이는 Curie 형제가 압전 효과를 발견하는 동안 걸림돌이었습니다.

현대 기술에서는 전류가 수백만 번 증폭될 수 있기 때문에 이것은 장애물이 아닙니다. 특정 결정이 매우 중요한 압전 효과를 갖는다는 것은 현재 알려져 있습니다. 그리고 그들로부터 얻은 전류는 사전 증폭 없이도 장거리에 걸쳐 전선을 통해 전송될 수 있습니다.

압전 크리스탈은 금속 제품의 결함을 감지하기 위해 초음파 결함 감지에 사용되었습니다. 무선 주파수 안정화를 위한 전기 기계 변환기에서 여러 대화가 하나의 와이어에서 동시에 수행될 때 다중 채널 전화 통신 필터에서 압력 및 이득 센서, 어댑터에서 초음파 납땜 — 많은 기술 분야에서 압전 수정은 흔들리지 않는 위치를 차지했습니다.

압전 결정의 중요한 특성도 역 압전 효과... 결정의 특정 표면에 반대 부호의 전하가 가해지면 결정 자체가 변형됩니다.가청 주파수의 전기적 진동이 크리스탈에 가해지면 동일한 주파수에서 진동하기 시작하고 음파가 주변 공기에서 여기됩니다. 따라서 동일한 크리스탈이 마이크와 스피커의 역할을 모두 수행할 수 있습니다.

압전 크리스탈의 또 다른 특징은 현대 무선 기술의 필수적인 부분입니다. 기계적 진동의 고유 진동수를 가진 수정은 적용된 교류 전압의 주파수가 일치하는 순간에 특히 강하게 진동하기 시작합니다.

이것은 연속 진동 발생기에서 일정한 주파수가 유지되는 압전 안정기가 생성되는 전기 기계 공진의 징후입니다.

그들은 주파수가 압전 크리스탈의 자연 진동 주파수와 일치하는 기계적 진동에 유사한 방식으로 반응합니다. 이를 통해 도달하는 모든 소리 중에서 특정 목적에 필요한 소리만 선택하는 음향 장치를 만들 수 있습니다.

압전 장치에는 전체 결정을 사용하지 않습니다. 결정은 결정학적 축에 대해 엄격하게 배향된 층으로 절단되며, 이러한 층은 직사각형 또는 원형 판으로 만들어진 다음 특정 크기로 연마됩니다. 진동의 공진 주파수가 그것에 의존하기 때문에 플레이트의 두께는 주의 깊게 유지됩니다. 두 개의 넓은 표면에 금속층으로 연결된 하나 이상의 판을 압전소자라고 합니다.