Qual è l'effetto piezoelettrico: funzionamento e sue applicazioni

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Il primo effetto piezoelettrico fu inventato nel 1880 da due fratelli di scienziati, 'Pierre Curie' e 'Jacques'. Questo effetto è stato riscontrato dalla pressione applicata al cristallo altrimenti il ​​quarzo forma una carica elettrica nel materiale. In seguito, hanno fatto riferimento a quel fatto scientifico come l'effetto piezoelettrico. I 'fratelli Curie' inventarono rapidamente il ' effetto piezoelettrico inverso ', E dopo aver confermato che ogni volta che un campo elettrico è richiesto sui terminali di cristallo, porterà alla distorsione. Questo è noto come effetto piezoelettrico inverso. Il nome piezoelettrico è preso dalla parola greca. Il significato della parola piezo viene premuto altrimenti spremere, mentre elettrico significa ambra.

Cos'è l'effetto piezoelettrico?

Il Effetto piezoelettrico può essere definito come la capacità di particolari materiali di generare una carica elettrica in risposta alla pressione meccanica applicata. Una delle caratteristiche esclusive di questo effetto è reversibile. Questo significa i materiali mostra l'effetto piezoelettrico dritto e mostra anche l'effetto piezoelettrico inverso.




Effetto piezoelettrico

Effetto piezoelettrico

Ogni volta che il materiale piezoelettrico si trova sotto stress meccanico, si verifica un trasferimento dei portatori di carica + ve e –ve all'interno del materiale, che si verifica durante un campo elettrico esterno. Quando si sono invertiti, un campo elettrico esterno estende anche il materiale piezoelettrico.



Le applicazioni dell'effetto piezoelettrico riguardano principalmente la fabbricazione oltre a rilevamento del suono, microbilance, generazione di alte tensioni e frequenze elettroniche, messa a fuoco di gruppi ottici molto fini. Questo è il fondamento di una figura di metodi strumentali scientifici a risoluzione atomica come STM, AFM (scanning probe microscopes). L'applicazione comune di effetto piezoelettrico è la fonte di esplosione degli accendini.

Esempio di effetto piezoelettrico

Come abbiamo discusso, l'elettricità può essere generato schiacciando un materiale piezoelettrico. Il l'effetto piezoelettrico in un cristallo è discusso di seguito. L'effetto piezoelettrico si verifica durante la compressione del materiale piezoelettrico. Il materiale piezoceramico come il cristallo piezoelettrico è posto tra le due piastre metalliche mostrate nell'esempio sotto. La piezoelettricità può essere generata ogni volta che il materiale viene schiacciato applicando uno stress meccanico.

Esempio di effetto piezoelettrico

Esempio di effetto piezoelettrico

Nella figura sopra, ci sarà un potenziale di tensione attraverso il materiale. Le piastre metalliche nel circuito sopra possono essere inserite a sandwich dal cristallo piezoelettrico. Le due piastre metalliche raccolgono le cariche, che genera una tensione nota come piezoelettricità.


In questo metodo, l'effetto piezoelettrico funziona come una piccola batteria genera elettricità . Quindi questo è chiamato effetto piezoelettrico diretto . Esistono diversi dispositivi che possono utilizzare effetti piezoelettrici diretti come sensori di pressione, microfoni, idrofoni e tipi di dispositivi di rilevamento.

Effetto piezoelettrico inverso

L'inverso o effetto piezoelettrico inverso può essere definito come, ogni volta che l'effetto piezoelettrico è invertito. Questo può essere formato applicando energia elettrica per far espandere un cristallo. La funzione principale di questo effetto è convertire l'energia elettrica in energia meccanica.

Effetto piezoelettrico inverso

Effetto piezoelettrico inverso

Impiegando questo effetto, possiamo sviluppare dispositivi per generare onde sonore audio. I migliori esempi di questi dispositivi sono altoparlanti altrimenti cicalini.

Il vantaggio principale dell'utilizzo di questi altoparlanti è che sono estremamente sottili, il che li rende funzionali in una varietà di telefoni. Anche i trasduttori sonar e gli ultrasuoni medici utilizzano l'estensione principio piezoelettrico inverso . I dispositivi piezoelettrici inversi non audio comprendono attuatori e motori.

Come utilizzare questo effetto?

Il cristallo piezoelettrico la torsione può essere eseguita con metodi diversi da frequenze diverse. Questa torsione può essere denominata modalità di vibrazione. La progettazione del cristallo può essere eseguita in una varietà di forme per ottenere diverse modalità di vibrazione.
Sono state estese diverse modalità per il funzionamento di numerose gamme di frequenza per comprendere dispositivi piccoli, economici e ad alte prestazioni.

Queste modalità ci consentono di creare prodotti per funzionare all'interno della gamma di bassi kHz-MHz. Le modalità di vibrazione sono fluttuazione, longitudinale, area, raggio, taglio dello spessore, intrappolamento dello spessore, onda acustica superficiale e onda BGS.

Le ceramiche sono una collezione significativa di materiali piezoelettrici . Murata utilizza queste diverse modalità di vibrazione e la ceramica per realizzare numerosi prodotti di valore come discriminatori in ceramica, trappole in ceramica, ceramica BPF (filtri passa banda) , risuonatori ceramici, cicalini e filtri SAW.

Applicazioni ad effetto piezoelettrico

Le applicazioni dell'effetto piezoelettrico includono quanto segue.

  • Fare riferimento al collegamento per conoscere il progetto effetto piezoelettrico vale a dire Sistema di generazione di energia a passo .
  • Piezoelettrico sensori sono utilizzati in applicazioni industriali per una varietà di usi come sensori di battito del motore, sensori di pressione, apparecchiature sonar, ecc.
  • Piezoelettrico attuatori sono utilizzati in applicazioni industriali per una varietà di usi come iniettori di carburante diesel, solenoidi a risposta rapida, regolazione ottica, pulizia a ultrasuoni, saldatura a ultrasuoni, motori piezoelettrici, attuatori stack, attuatori a strisce, relè piezoelettrici, ecc.
  • Trasduttori piezoelettrici sono utilizzati in applicazioni mediche per una varietà di usi come imaging a ultrasuoni, procedure a ultrasuoni,
  • Gli attuatori piezoelettrici sono utilizzati nell'elettronica di consumo come le stampanti piezoelettriche (una stampante a matrice di punti, una stampante a getto d'inchiostro), gli altoparlanti piezoelettrici (telefoni cellulari, auricolari, giocattoli che producono suoni, biglietti di auguri musicali e palloncini musicali). Buzzer piezoelettrici, umidificatori piezoelettrici e spazzolini da denti elettronici.
  • I materiali piezoelettrici vengono utilizzati in applicazioni musicali come pickup per strumenti e microfoni.
  • La piezoelettricità viene utilizzata in applicazioni di difesa come micro robotica, proiettili che cambiano la rotta, ecc.
  • La piezoelettricità viene utilizzata in alcune altre applicazioni come accenditori piezoelettrici, generazione di elettricità, MEMS (sistemi meccanici microelettronici), racchette da tennis, ecc.

Quindi, si tratta di una panoramica del effetto piezoelettrico . Dalle informazioni di cui sopra, infine, possiamo concludere che l'effetto piezoelettrico è la capacità di particolari materiali di produrre energia elettrica quando viene applicata una sollecitazione meccanica. Le caratteristiche principali di questo effetto sono reversibili, il che significa che i materiali che generano il piezoelettrico diretto generano anche l'effetto piezoelettrico inverso. Ecco una domanda per te, qual è l'effetto piezoelettrico negli ultrasuoni ?