אחת הבעיות של אלקטרוניקה מודרנית והנדסת חשמל היא המרת זרם חשמלי לתנועה מכנית ולהיפך. זה נובע בגלל האופי השונה של תנועה מכנית וזרם חשמלי. ישנן גישות שונות לפתרון בעיה זו, כל אחת עם סוג המכשירים שלה. הטכניקה הפיזואלקטרית נדונה בהמשך.
מהות האפקט הפיזואלקטרי ותכונותיו העיקריות
הדיווחים הראשונים על האפקט הפיזואלקטרי פורסמו בשנת 1880 בצרפת על ידי האחים קירי. הם מצאו כי עיוות מכני של קוורץ וחומרים גבישיים אחרים על ידי לחץ, דחיסה, מתיחה ופיתול יוצר עליו מטען חשמלי. מחברי התגלית כינו מטענים כאלה פיזואלקטריות מהמילה היוונית "למחוץ". לפיכך, חומרים בעלי נכס כזה הוקצו על ידיהם לקבוצת הפיזואלקטריה.
איכות יוצאת מן הכלל של האפקט הפיזואלקטרי היא הפיכותו, כפי שמודגם באיור 1. במילים אחרות, כל חומר פיזואלקטרי לא רק שיוצר מטען חשמלי בלחץ, אלא גם מתחיל לשנות את נפחו כאשר הוא נמצא בשדה חשמלי.
מכשירים פיזואלקטריים נפוצים בטכנולוגיה המודרנית. זה מקל על ידי:
- זול, שכיחות וקלות עיבוד חומרים פיזואלקטריים;
- יציבות טובה של המאפיינים החשמליים והמכניים שלהם לאורך זמן.
חשיבות לא קטנה היא העובדה שגודל המטען עצמו והתזוזות המכניות בחלק מהמקרים, מספיקים לשימוש ישיר ללא מעורבות מגברים נוספים.
כמה תחומי יישום
להלן רק כמה דוגמאות לטכנולוגיה פיזואלקטרית לשימוש המוני.
מצית הפיזו כף היד החל למכירה המונית עוד בשנות ה -70. המאה הקודמת. החשמל שמופיע על הקריסטל בעת לחיצה על המקש עובר לאלקטרודות, שביניהן, כאשר הוא משוחרר, קופץ ניצוץ ומצית את הגז. נכון לעכשיו, תנורי גז מדגמים בינוניים ומבוגרים מצוידים באלמנטים מובנים, איור 2.
מסנן הפיזו פופולרי באלקטרוניקה בשל העובדה שכמערכת מכנית, לגביש הפיזו יש נתון רטט גבוה מאוד. כתוצאה מכך, זה יכול להפחית משמעותית את רוחב הפס של הסינון ולהפריד ביעילות בין אותות זה לזה.
הסונאר משתמש בגביש כמעביר של גלים אקוסטיים נשמעים ומקלט אותות, משתקף מכל מכשול תת-ימי (תחתית, דגים, עץ סחף, צוללת וכו '), תמונה 3.
תנועות מיקרו של אלמנטים ממוקדים של מצלמות טלוויזיה, מתגים אלקטרוניים-מכניים של אותות אופטיים ואלמנטים אחרים. יתרון בכך שהם יוצרים תנועה ליניארית ישירות ללא שינוי ביניים מסיבובי.
זמזרי טלפון ניידים שמרטיטים שיחה במצב שקט.
ראשי פייזו למדפסות הזרקת דיו כדי לשלוט בתהליך החלת הדיו על הנייר.